JP3376187B2 - 画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被帯電体を接触帯
電部材によって帯電し、該被帯電体の帯電処理面に静電
潜像を形成し、その静電潜像を現像手段によりトナー画
像として現像して画像形成を実行する画像形成装置の制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、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・静電記録誘電体
等の像担持体（被帯電体）を帯電処理（除電処理も含
む）する手段としてはコロナ帯電器が多用されていた。

【０００３】これはコロナ帯電器を被帯電体に非接触に
対向配設し、コロナ帯電器で発生する放電コロナに被帯
電体面をさらすことで被帯電体面を所定の極性・電位に
帯電させるものである。

【０００４】近年は、コロナ帯電器よりも低オゾン・低
電力等の利点を有することから、接触帯電装置（直接帯
電装置）が実用化されてきている。

【０００５】これは、被帯電体に電圧を印加した帯電部
材を当接させて被帯電体面を所定の極性・電位に帯電さ
せるものである。

【０００６】帯電部材として磁気ブラシを用いる接触帯
電装置は帯電、接触の安定性等の点から好ましく用いら
れる。この磁気ブラシ方式の接触帯電装置では、導電性
の磁性粒子を直接にマグネット、あるいはマグネットを
内包するスリーブ上に磁気ブラシとして磁気的に拘束保
持させ、この磁気ブラシを被帯電体面に停止あるいは回
転させながら接触させ、これに電圧を印加することによ
って、被帯電体の帯電が開始される。

【０００７】又は導電性の繊維をブラシ状にしたもの
（ファーブラシ）、導電性ゴムをロール状にした導電ゴ
ムロールも接触帯電部材として好ましく用いられてい
る。

【０００８】接触帯電において、被帯電体面に電荷注入
層を具備させ、この被帯電体に電圧を印加した帯電部材
を当接させることで電荷注入層に電荷を注入して被帯電
体面を所定の極性・電位に帯電させる注入帯電方式は、
帯電部材に対するＡＣ電圧（交番バイアス）重畳の有無
にかかわらず、印加したＤＣ電圧（直流バイアス）と略
同等の被帯電体の表面電位を得ることができ、被帯電体
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
象を利用しないので完全なオゾンレスかつ低電力消費型
帯電が可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接触帯
電方式は帯電部材を被帯電体に接触させるので帯電部材
が被帯電体上の付着物を拾って汚れていきやすい。接触
帯電部材の過度の汚染は帯電ムラ等を生じさせて帯電性
能を低下させる。

【００１０】被帯電体（像担持体）の帯電を接触帯電に
て行い、該被帯電体の帯電処理面に目的の画像情報に対
応した静電潜像を形成し、その静電潜像を現像手段によ
りトナー画像として可視像化して画像形成を実行する画
像形成装置においては、画像形成をかさねるにつれ、ト
ナーが接触帯電部材に付着・混入して蓄積していく。

【００１１】通常、トナー粒子としては電気抵抗が比較
的高いものが用いられているので、帯電部材に過度にト
ナーが付着・混入すると、帯電部材の抵抗上昇による帯
電ムラの発生、又帯電部材として磁気ブラシを用いた際
にはトナーの過度の混入により磁性粒子が押し出されて
経時的に減少することによる接触不安定に起因する帯電
ムラ、及び磁気ブラシから離脱した磁性粒子の現像手段
への混入によるスジ等の異常画像の発生等の問題があっ
た。

【００１２】特に、画像形成装置が転写材に対するトナ
ー画像転写後の被帯電体面から転写残トナーを除去する
クリーニング装置を有しないクリーナレスシステムの装
置である場合にはその被帯電体上の転写残トナーがその
まま接触帯電部材に至って該帯電部材に付着・混入して
いくため、より顕著である。

【００１３】そこで本発明は、被帯電体の帯電を接触帯
電にて行い、該被帯電体の帯電処理面に目的の画像情報
に対応した静電潜像を形成し、その静電潜像を現像手段
によりトナー画像として可視像化して画像形成を実行す
る画像形成装置について、帯電部材に対する過度のトナ
ー付着・混入に起因する帯電ムラの発生、異常画像の発
生をなくすこと、帯電部材が磁気ブラシである場合に、
磁気ブラシを構成する磁気粒子の経時的減少による接触
不安定に起因する帯電ムラ、及び磁気ブラシから離脱し
た磁性粒子の現像手段への混入によるスジ等の異常画像
の発生等の問題を解消することで、長期にわたって良好
な画像形成を維持させることを目的とする。

【００１４】

【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の制御方法である。

【００１５】（１）被帯電体を接触帯電部材によって帯
電し、該被帯電体の帯電処理面に静電潜像を形成し、そ
の静電潜像を現像手段によりトナー画像として現像して
画像形成を実行する画像形成装置の制御方法において、
接触帯電部材は、帯電部材が磁性粒子を有し、該磁性粒
子が被帯電体に接触しており、トナーは接触帯電部材と
の摺擦により帯電極性と同極性に帯電し、非画像形成時
は、接触帯電部材に印加される電圧をＶｄｃ、被帯電体
の帯電電圧をＶｓとしたとき、これらの差分であるΔＶ
＝｜Ｖｄｃ−Ｖｓ｜が、画像形成時よりも大きくなるよ
うに画像形成時と同極性の帯電を行うことで、接触帯電
部材との摺擦で摩擦帯電したトナーを接触帯電部材から
被帯電体に転移させうる電界を形成すると共に被帯電体
に転移したトナーを現像手段で回収可能としたことを特
徴とする画像形成装置の制御方法。

【００１６】（２）接触帯電部材に印加される電圧は、
画像形成時と非画像形成時において異なることを特徴と
する（１）に記載の画像形成装置の制御方法。

【００１７】（３）接触帯電部材には画像形成時は直流
電圧に交流電圧が重畳した電圧が印加され非画像形成時
は直流電圧のみが印加されることを特徴とする（２）に
記載の画像形成装置の制御方法。

【００１８】（４）被帯電体が表面に抵抗１０⁹ 〜１０
¹⁴Ω・ｃｍの材質からなる層を有することを特徴とする
（１）乃至（３）の何れか１つに記載の画像形成装置の
制御方法。

【００１９】（５）被帯電体が、感光層、及び表面層を
有し、該表面層が樹脂及び導電性微粒子を有することを
特徴とする（１）乃至（３）の何れか１つに記載の画像
形成装置の制御方法。

【００２０】（６）導電性微粒子がＳｎＯ₂ であること
を特徴とする（５）に記載の画像形成装置の制御方法。

【００２１】（７）被帯電体が非晶質のシリコンを有す
る表面層からなることを特徴とする（１）乃至（３）の
何れか１つに記載の画像形成装置の制御方法。

【００２２】

【００２３】

【００２４】（８）現像手段が、被帯電体に対して現像
剤を接触させて潜像の現像を行う接触現像方式であるこ
とを特徴とする（１）乃至（７）の何れか１つに記載の
画像形成装置の制御方法。

【００２５】（１０）現像手段に収容される現像剤は、
トナー粒子と磁性粒子からなる現像剤であることを特徴
とする（１）乃至（９）の何れか１つに記載の画像形成
装置の制御方法。

【００２６】（１１）現像手段のトナーは重合法で生成
されたトナーであることを特徴とする（１）乃至（１
０）の何れか１つに記載の画像形成装置の制御方法。

【００２７】〈作 用〉接触帯電部材にトナーが付着・
混入しても、帯電部材に印加される直流バイアス成分と
被帯電体の表面電位間の電位コントラストΔＶを大きく
することで帯電部材に付着・混入したトナーを帯電部材
側から被帯電体側に吐き出させることができる。

【００２８】しかし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が多く、このよう
に極性反転した状態のトナーは現像手段において現像と
同時に回収を行なうことは困難である。

【００２９】そこで本発明は、帯電領域に運ばれたトナ
ーを接触帯電部材に一旦効率よく取り込ませ、その取り
込みトナーを現像手段で回収可能な極性に転換させて被
帯電体に効率よく吐き出させ、即ち接触帯電部材の浄化
を行わせ、その吐き出しトナーを現像手段において効率
よく現像同時回収させるようにすることで、接触帯電部
材の過度のトナー汚染を防止するものである。

【００３０】より具体的には、トナーは接触帯電部材と
の摺擦により帯電極性と同極性に帯電すると共に非画像
形成時は、接触帯電部材に印加される電圧をＶｄｃ、被
帯電体の帯電電圧をＶｓとしたとき、これらの差分であ
るΔＶ＝｜Ｖｄｃ−Ｖｓ｜が、画像形成時よりも大きく
なるように画像形成時と同極性の帯電を行うことで、接
触帯電部材に付着したトナーの積極的吐き出しと、その
吐き出しトナーの次位の現像手段での積極的回収を可能
とした。

【００３１】したがって、帯電部材にトナーが付着・混
入してもその付着・混入トナーは非画像形成時に被帯電
体へ吐き出されて現像手段で良好に回収されることで浄
化されるから、長期画像形成後も帯電部材がトナー付着
・混入で過度に汚染状態になることが防止され、また磁
気ブラシにあっては磁性粒子の減少もほとんどみられ
ず、長期にわたって安定に良好な画像を得ることができ
る。

【００３２】

【発明の実施の形態】

〈実施形態例１〉（図１〜図８） （１）画像形成装置例の概略構成 図１は本発明に従う画像形成装置例の概略構成図であ
る。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用
のレーザービームプリンターであり、像担持体（被帯電
体）の帯電手段として磁気ブラシタイプの接触帯電装置
を用いた、クリーナーレスシステムの装置である。

【００３３】Ａはレーザービームプリンター、Ｂはこの
プリンターの上に搭載した画像読み取り装置（イメージ
スキャナー）である。

【００３４】ａ）画像読み取り装置Ｂ 画像読み取り装置Ｂにおいて、１０は固定の原稿台ガラ
スであり、この原稿台ガラスの上面に原稿Ｇを複写すべ
き面を下側にして載置しその上に不図示の原稿圧着板を
被せてセットする。

【００３５】９は原稿照射用ランプ９ａ・短焦点レンズ
アレイ９ｂ・ＣＣＤセンサー９ｃ等を配設した画像読み
取りユニットである。このユニット９は、不図示のコピ
ーボタンが押されることで、原稿台ガラス１０の下側に
おいて該ガラスの左辺側のホームポジションから右辺側
にガラス下面に沿って往動駆動され、所定の往動終点に
達すると復動駆動されて始めのホームポジションに戻さ
れる。

【００３６】該ユニット９の往動駆動過程において、原
稿台ガラス１０上の載置セット原稿Ｇの下向き画像面が
ユニット９の原稿照射用ランプ９ａにより左辺側から右
辺側にかけて順次に照明走査され、その照明走査光の原
稿面反射光が短焦点レンズアレイ９ｂによってＣＣＤセ
ンサー９ｃに結像入射する。

【００３７】ＣＣＤセンサー９ｃは受光部、転送部、出
力部より構成されている。ＣＣＤ受光部において光信号
が電荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期
して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を
電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力
する。このようにして得られたアナログ信号を周知の画
像処理を行なってデジタル信号に変換してプリンターＡ
に送る。

【００３８】即ち、画像読み取り装置Ｂにより原稿Ｇの
画像情報が時系列電気デジタル画素信号（画像信号）と
して光電読み取りされる。

【００３９】ｂ）プリンターＡ プリンターＡにおいて、１は像担持体としての回転ドラ
ム型の電子写真感光体（感光ドラム）である。この感光
ドラム１は中心支軸を中心に所定の周速度（プロセスス
ピード）をもって矢示の時計方向ａに回転駆動され、そ
の回転過程において、帯電装置３により本例の場合は負
極性の一様な帯電処理を受ける。本例における帯電装置
３は接触帯電方式の磁気ブラシ帯電装置である。

【００４０】そして該回転感光ドラム１の一様帯電面に
対して、レーザー走査部（レーザースキャナー）１００
から出力される、画像読み取り装置ＢからプリンターＡ
側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザー光
による走査露光Ｌがなされることで、回転感光ドラム１
面には画像読み取り装置Ｂにより光電読み取りされた原
稿Ｇの画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されて
いく。

【００４１】その回転感光ドラム１面の形成静電潜像が
現像装置４により順次にトナー画像として本例の場合は
反転現像されていく。

【００４２】一方、給紙カセット４１内に収納の転写材
Ｐが給紙ローラー４２により一枚宛繰り出されて給送さ
れ、レジストローラー４３により所定の制御タイミング
にて感光ドラム１と転写手段としての転写ベルト装置７
の転写ベルト７１との接触ニップ部である転写部７０に
給紙され、転写材Ｐ面に感光ドラム１面側のトナー画像
が静電転写される。

【００４３】転写部７０を通りトナー画像の転写を受け
た転写材Ｐは感光ドラム１の面から順次に分離されて定
着装置６へ搬送され、トナー画像の熱定着を受けてコピ
ーもしくはプリントとして出力される。

【００４４】転写材Ｐに対するトナー画像転写後の回転
感光ドラム１面は繰り返して作像に供される。

【００４５】ｃ）感光ドラム１ 像担持体としての感光ドラム１としては、通常用いられ
ている有機感光体等を用いることができるが、望ましく
は、有機感光体上にその抵抗が１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・ｃｍ
の材質を有する表面層を持つものや、アモルファスシリ
コン感光体などを用いると、電荷注入帯電を実現でき、
オゾン発生の防止、ならびに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。

【００４６】本例においては、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つの層を下から順に設けた感光ドラ
ム１を１００ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転させて用い
た。

【００４７】第１層；下引き層であり、アルミニウム基
体１ａの欠陥等をならすために設けられている厚さ２０
μｍの導電層である。

【００４８】第２層；正電荷注入防止層であり、アルミ
ニウム基体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１０
⁶ Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ１μｍの中抵抗層
である。

【００４９】第３層；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の層で露光を受
けることによって正負の電荷対を発生する。

【００５０】第４層；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
層を移動することができず電荷発生層で発生した正電荷
のみを感光体表面に輸送することができる。

【００５１】第５層；電荷注入層であり、絶縁性樹脂の
バインダーに導電性微粒子としてＳｎＯ₂ 超微粒子を分
散し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ＳｎＯ₂
粒子を樹脂に対して７０重量パーセント分散した材料の
塗工層である。このようにして調合した塗工液をディッ
ピング塗工法、スプレー塗工法、ロールコート塗工法、
ビームコート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。

【００５２】ｄ）帯電装置３ 図２は帯電装置部分の拡大模型図である。本例における
帯電装置３は接触帯電方式の磁気ブラシ帯電装置（以
下、磁気ブラシと記す）である。本例の磁気ブラシ３
は、直径１６ｍｍの固定のマグネットローラ３ａと、こ
のマグネットローラに回転自由に外嵌させた非磁性のＳ
ＵＳスリーブ３ｂと、該スリーブの外周面にマグネット
ローラ３ａの磁力で付着保持させた磁性粒子（磁性キャ
リア）の磁気ブラシ層３ｃからなるスリーブ回転タイプ
のものである。

【００５３】磁気ブラシ層３ｃを構成させる磁性粒子と
しては、平均粒径が１０〜１００μｍ、飽和磁化が２０
〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ³ 、抵抗が１×１０² 〜１×１０
¹⁰Ω・ｃｍのものが好ましく、感光ドラム１にピンホー
ルのような絶縁欠陥が存在することを考慮すると１×１
０⁶ Ω・ｃｍ以上のものを用いることが好ましい。

【００５４】磁性粒子の抵抗値は、底面積が２２８ｍｍ
² の金属セルに磁性粒子を２ｇ入れた後、６．６ｋｇ／
ｃｍ² で加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定してい
る。

【００５５】帯電性能を良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、本例においては平均
粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ³ 、抵抗５
×１０⁶ Ω・ｃｍのものを用い、これをスリーブ３ｂの
外周面に４０グラム磁気付着させて磁気ブラシ層３ｃを
形成させた。

【００５６】磁性粒子の構成としては、樹脂中に磁性材
料としてマグネットを分散し導電化、および抵抗調整の
ためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリ
ア、あるい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、あるいはフェ
ライト等のマグネタイト単体表面を樹脂でコーティング
し抵抗調整を行ったもの等が用いられている。

【００５７】上記の磁気ブラシ３を磁気ブラシ層３ｃを
感光ドラム１面に接触させて配設する。磁気ブラシ層３
ｃと感光ドラム１の接触ニップ部ｎ（帯電ニップ部）の
幅は６ｍｍとした。

【００５８】そして、スリーブ３ｂに帯電バイアス印加
電源Ｓ１より所定の帯電バイアスを印加し、スリーブ３
ｂを感光ドラム１との接触ニップ部ｎにおいて感光ドラ
ム１の回転方向ａとはカウンター方向（逆方向）となる
矢示の時計方向ｂに、感光ドラムの回転速度１００ｍｍ
／ｓｅｃに対して周速度１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動
させることで、回転感光ドラム１面が帯電バイアスの印
加された磁気ブラシ層３ｃで摺擦され、感光ドラム１の
感光体層１ｂの表面が所望の電位に注入帯電方式で一様
に一次帯電処理される。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。

【００５９】接触帯電部材としての磁気ブラシ３に周波
数が１０００Ｈｚで矩形状の交番電圧を印加したときの
印加バイアスの振幅と１周目帯電電位について図３に示
す。振幅を大きくすることにより、印加バイアスのＤＣ
（直流）成分と１周目帯電電位の差は小さくなる。

【００６０】さらに詳しく説明すると、磁気ブラシ３に
印加したバイアスのＤＣ成分をＶｄｃとし、このとき帯
電された感光ドラム１上の表面電位をＶｓとすると、こ
れらの差分である電位コントラストΔＶ＝｜Ｖｄｃ−Ｖ
ｓ｜が略４０Ｖ以下になると帯電の均一性も良好にな
る。

【００６１】そこで、本例においては、直流電圧−７０
０Ｖに対して矩形状の交番電圧１０００Ｈｚ、８００Ｖ
を重畳したバイアスを磁気ブラシ３に印加することによ
り良好な帯電性を得ることが出来た。

【００６２】ｅ）レーザースキャナー１００ 図４はレーザビーム走査露光方式の画像露光手段である
レーザースキャナー１００の概略構成を示すものであ
る。

【００６３】このレーザースキャナー１００により被走
査面１（回転感光ドラム面）をレーザー走査露光Ｌする
場合には、まず入力された画像信号に基づき発光信号発
生器１０１により、固体レーザー素子１０２を所定タイ
ミングで明滅（ＯＮ／ＯＦＦ）させる。そして固体レー
ザー素子１０２から放射されたレーザー光は、コリメー
ターレンズ系１０３により略平行な光束に変換され、更
に矢印ｃ方向に高速回転する回転多面鏡１０４により矢
印ｄ方向に走査されると共にｆθレンズ群１０５ａ・１
０５ｂ・１０５ｃにより被走査面１にスポット状に結像
される。この様なレーザー光走査により被走査面１には
画像一走査分の露光分布が形成され、更に各走査毎に被
走査面１を前記走査方向とは垂直に所定量だけスクロー
ルさせれば、該被走査面１上に画像信号に応じた露光分
布が得られる。

【００６４】即ち、感光ドラム１の一様帯電面に画像信
号に対応してＯＮ・ＯＦＦ発光される固体レーザー素子
１０２の光を高速で回転する回転多面鏡１０４によって
走査することにより回転感光ドラム１面には走査露光パ
ターンに対応した静電潜像が順次に形成されていく。

【００６５】ｆ）現像装置４ 一般的に静電潜像の現像方法は、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て感光ドラ
ムに対して非接触状態で現像する方法（１成分非接触現
像）と、上記のようにしてコーティングしたトナーを感
光ドラムに対して接触状態で現像する方法（１成分接触
現像）と、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て感
光ドラムに対して接触状態で現像する方法（２成分接触
現像）と、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）との４種類に大別され
る。画像の高画質化や高安定性の面から２成分接触現像
法が多く用いられている。

【００６６】本例における現像装置４は２成分接触現像
装置（２成分磁気ブラシ現像装置）であり、図５はその
概略図である。図中、１１は矢示の反時計方向ｅに回転
駆動される現像スリーブ、１２は現像スリーブ１１内に
固定配置されたマグネットローラ、１３・１４は撹拌ス
クリュー、１５は現像剤Ｔを現像スリーブ１１の表面に
薄層形成するために配置された規制ブレード、１６は現
像容器、１７は補充用トナーホッパー部である。

【００６７】現像スリーブ１１は、少なくとも現像時に
おいては、感光ドラム１に対し最近接領域が約５００μ
ｍになるように配置され、現像スリーブ１１面に形成さ
れた現像材の薄層Ｔａ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。

【００６８】本例において用いた２成分現像剤は、トナ
ー粒子ｔは粉砕法によって製造された平均粒径６μｍ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、キャリアｃとしては
飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ³ の平均粒径３５μｍの
磁性キャリアを用いた。またこのトナーｔとキャリアｃ
を重量比６：９４で混合したものを現像剤Ｔとして用い
た。

【００６９】ここで前記静電潜像を上記の現像装置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
現像剤の循環系について以下説明する。まず、現像スリ
ーブ１１の回転に伴いＮ ₃ 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１１に対して垂直に配置された規制ブレード１５
によって規制され、現像スリーブ１１上に現像剤の薄層
Ｔａが形成される。薄層形成された現像剤が現像主極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。この穂状に形成された現像剤によって前記静電潜
像を現像し、その後Ｎ ₂ 極、Ｎ ₃ 極の反発磁界によって
現像スリーブ１１上の現像剤は、現像容器１６内に戻さ
れる。

【００７０】現像スリーブ１１には電源Ｓ２から直流電
圧及び交流電圧が印加される。本例では、直流電圧とし
て−５００Ｖ、交流電圧としてＶｐｐ＝１５００Ｖ，Ｖ
ｆ＝２０００Ｈｚが印加されている。

【００７１】一般に２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という危険も生じる。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。

【００７２】ｇ）転写装置７ 本例における転写装置７はベルト転写装置であり、無端
状の転写ベルト７１を駆動ローラ７２及び従動ローラ７
３間に懸架し、矢印の反時計方向ｆに感光ドラム１の回
転周速度と略同じ周速度で回動駆動させる。無端状転写
ベルト７１の内側には転写帯電ブレード７４を備え、こ
のブレード７４でベルト７１の上行側のベルト部分の略
中間部を感光ドラム１面に接触させて転写ニップ部７０
を形成させてある。

【００７３】転写材Ｐがベルト７１の上行側ベルト部分
の上面に乗って転写ニップ部７０に搬送される。その搬
送転写材Ｐの先端が転写ニップ部７０に進入する時点に
おいて転写帯電ブレード７４に転写バイアス印加電源Ｓ
３から所定の転写バイアスが給電されることで転写材Ｐ
の裏側からトナーと逆極性の帯電がなされて感光ドラム
１上のトナー画像が順次に転写材Ｐの上面に転写されて
いく。

【００７４】本例においては、ベルト７１として膜厚７
５μｍのポリイミド樹脂からなるものを用いた。ベルト
７１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、ポリカーボネイト樹脂や、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
定されるわけではなく、大略２５〜２０００μｍ、好ま
しくは５０〜１５０μｍのものが好適に用いられ得る。

【００７５】さらに転写帯電ブレード７４としては抵抗
が１×１０⁵ 〜１×１０⁷ Ωで、板厚が２ｍｍ、長さ３
０６ｍｍのものを用いた。この転写帯電ブレード７４に
＋１５μｍＡのバイアスを定電流制御により印加して転
写を行った。

【００７６】このようにして、感光ドラム１上に形成さ
れたトナー画像は、転写帯電ブレード７４によって転写
材Ｐ上に静電転写される。

【００７７】転写ベルト７１は転写部７０から定着装置
６への転写材Ｐの搬送手段を兼ねさせてあり、転写部７
０を通過した転写材Ｐは回転感光ドラム１面から分離さ
れて転写ベルト７１で定着装置６へ搬送・導入される。

【００７８】（２）接触帯電部材３の浄化 転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光ドラム１の面
には転写残トナーが残留している。

【００７９】転写部の次にクリーニング装置を具備させ
た画像形成装置の場合はその転写転写残トナーは該クリ
ーニング装置で除去されるが、トナーのクリーニング装
置すり抜けのために感光ドラム１の帯電手段３が接触帯
電部材であるときには該接触帯電部材３にそのすり抜け
トナーが付着・混入して接触帯電部材がトナーで汚染さ
れていく。

【００８０】本例の画像形成装置のようにクリーニング
装置を配設していないクリーナーレスの装置である場合
には、感光ドラム１上の転写残トナーがそのまま接触帯
電部材に至って該帯電部材に付着・混入していくためト
ナーによる汚染が顕著である。

【００８１】前述したように、接触帯電部材３に過度に
トナーが付着・混入すると、該帯電部材の抵抗上昇によ
る帯電ムラの発生、又帯電部材として磁気ブラシを用い
た際にはトナーの過度の混入により磁性粒子が押し出さ
れて経時的に減少することによる接触不安定に起因する
帯電ムラ、及び磁気ブラシから離脱した磁性粒子の現像
手段への混入によるスジ等の異常画像の発生等の問題が
ある。

【００８２】また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が多く、このように
極性反転した状態のトナーは現像装置４において現像と
同時に回収を行なうことは困難である。

【００８３】そこで本発明は、帯電領域ｎに運ばれた転
写残トナーを接触帯電部材３に一旦効率よく取り込ま
せ、その取り込みトナーを現像装置４で回収可能な極性
に転換させて被帯電体１に効率よく吐き出させ、即ち接
触帯電部材３の浄化を行わせ、その吐き出しトナーを現
像装置４において効率よく現像同時回収させるようにす
ることで、接触帯電部材３の過度のトナー汚染を防止す
るものである。

【００８４】具体的に本例では、感光ドラム１の回転に
伴い帯電領域ｎに到達した転写残トナーを接触帯電部材
である磁気ブラシ３に取り込み、帯電磁気ブラシとの摺
擦により正規帯電トナー化（本例においては負帯電）を
行う。このとき、直流電圧を磁気ブラシ３に印加するの
みでは磁気ブラシ３へのトナーの取り込みは十分には行
われないが、交番電圧を磁気ブラシ３に印加すると感光
ドラム１−磁気ブラシ３間の電界による振動効果によっ
て、磁気ブラシ３へのトナーの取り込みが容易に行われ
る。

【００８５】この様にすることで、帯電磁気ブラシ３と
の摺擦により正規帯電トナー化（本実施例においては負
帯電）を行ない、現像装置４でのトナーの現像同時回収
が可能となるが、一方で磁気ブラシ３に交番電圧を印加
したことで帯電能力が非常に高まるための問題が生じ
る。磁気ブラシ３に印加したバイアスのＤＣ成分をＶdc
とし、このとき帯電された感光ドラム１上の表面電位を
Ｖｓとしたときの差分である電位コントラスト△Ｖ＝｜
Ｖdc−Ｖｓ｜は、本例のように磁気ブラシ３にＶdcを−
７００Ｖにし、周波数１０００Ｈｚ、Ｖpp８００Ｖの交
番電圧を印加すると、Ｖｓが−６９０ＶになるのでΔＶ
＝１０Ｖとなる。

【００８６】本発明者らの研究・実験によれば、この電
位コントラストΔＶが５０Ｖをこえないと容易に磁気ブ
ラシ３に取り込まれた転写残トナーが感光ドラム１上に
吐き出されないことが判明した。このとき磁気ブラシ３
に用いているキャリア（磁性粒子）も電気的には感光ド
ラム１に付着する方向の力が働くが、磁気的な力が働い
ているのでドラム１に付着しない。

【００８７】図６に電位コントラストΔＶとトナー吐き
出し量の関係を示す。上述したように磁気ブラシ３に交
番電圧を印加し、電位コントラストΔＶ＝１０Ｖと非常
に帯電能が高い状態では磁気ブラシ３に混入した転写残
トナーの感光ドラム１への吐き出しは容易に行なわれな
くなる。このために磁気ブラシ３のトナー汚染が徐々に
発生し、トナーの抵抗値等にもよるが、磁気ブラシ３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。このような磁
気ブラシ３に構成部材である磁性体よりも抵抗の高いト
ナーが混入して発生する帯電能の低下は、磁気ブラシが
感光ドラム面と均一に接触できなくなるため発生する帯
電均一性の低下である。このような現象は、帯電能が低
い直流電圧のみを印加した場合にも同様に発生する。

【００８８】そこで本例においては、非画像形成時には
磁気ブラシ３に印加するバイアスに交番電圧を重畳せ
ず、直流電圧のみ印加する時間を設けるよう構成した
（前述したように直流電圧のみの印加では帯電均一性は
悪いが、非画像形成時には特に問題ない）。

【００８９】このようにすると前述したように図３を参
照するとよりよくわかるが、直流電圧のみ印加した場合
には、感光ドラム１上の表面電位Ｖｓが略−６４５Ｖと
なり、△Ｖ＝｜Ｖdc−Ｖｓ｜が略５５Ｖとなるので吐き
出しが十分に行なえるようになった。

【００９０】さらに、例えば図７のようなタイミングで
電圧印加を行ない、画像形成前に直流電圧のみの印加時
間を設けることにより、磁気ブラシ３上のトナーを感光
ドラム１上に均一に吐き出し、現像装置４で回収出来る
量だけ回収し、引き続き、交番電圧を重畳することによ
り、均一な帯電を感光ドラム１上に施すことによって、
感光ドラム１上のトナーの現像装置４への積極的回収を
行なった後に、交番電圧を印加した状態で画像形成を行
なうことにより、常に帯電部材汚染の無い状態で画像形
成が行なわれ、良好な画像を維持することが可能とな
る。

【００９１】このような構成としたことで、接触帯電部
材としての磁気ブラシ３にトナーが混入しても、トナー
の吐き出しが十分に行なえるので磁気ブラシ３のトナー
汚染を防止することが可能となり、また磁気ブラシを構
成する磁性粒子の離脱減少も防止され、交番電圧を重畳
した場合においても帯電能が十分得られず、画像不良が
発生するといった問題を解決することが可能となった。

【００９２】本例においては、非画像形成時に直流電圧
のみの印加時間を設けることにより、磁気ブラシ３上の
トナーを感光ドラム１上に均一に吐き出したが、交番電
圧を完全に休止しなくても、例えば、交番電圧の振幅を
略２００Ｖ以下に落としても図３に示したように帯電能
の低下が見られ、トナーの吐き出し効果が得られること
が確認出来た。

【００９３】また本例においては、直流電圧のみを印加
するタイミングを単に非画像形成時としたが、非画像形
成時であればいつでもよく、たとえば前回転時、あるい
は後回転時に行なえば良く、毎画像形成後ごとでもよい
し、一定間隔ごとに行なってもよいことは言うまでもな
い。

【００９４】さらに本例においては非画像形成時に交番
電圧の印加を停止、あるいは振幅を小さくするといった
構成としたが、非画像形成時に感光ドラムの帯電能が低
下できるように構成できるものならこれらに限定される
ものではない。すなわち、たとえば画像形成時には矩形
波形状の交番電圧を印加したが、非画像形成時にはＳｉ
ｎ波形状、あるいは図８に示すように時間Ｄｕｔｙの異
なる波形を印加するよう構成したり、波形は矩形波形状
であるが周波数を高周波化したりして感光ドラムの帯電
能を低下させるよう構成しても同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。

【００９５】また、本例においては、マグネットローラ
が固定の非磁性スリーブ回転系において述べたが、この
構成に限られるものではなく、例えば、同構成でマグネ
ットローラが回転する系やマグネットローラのみの構成
でマグネットローラ自体が回転する系であってもローラ
表面を導電性処理をすることにより実現可能である。

【００９６】〈参考例〉（図９）本参考例 は上記実施形態例１の画像形成装置において、
接触帯電部材として磁気ブラシ３に代えて導電性繊維の
ブラシからなるファーブラシを用いた。他の装置構成は
実施形態例１と同様であるため再度の説明を省略する。

【００９７】図９はそのファーブラシ３Ａの構成模型図
である。

【００９８】本例のファーブラシ３Ａは、外径が１０ｍ
ｍの芯金ローラ３ｄの外周面に、毛足長さが３ｍｍ、植
毛密度が１０万本／ｉｎｃｈ² 、抵抗値が１×１０⁶ Ω
の導電性繊維をブラシ状に植毛３ｅした総外径１６ｍｍ
ののものである。

【００９９】このファーブラシ３Ａを、導電性繊維ブラ
シ部３ｅを感光ドラム１面に接触させて配設する。導電
性繊維ブラシ部３ｅと感光ドラム１の接触ニップ部ｎの
幅は７ｍｍとした。このファーブラシ３Ａを感光ドラム
１に対しカウンター方向に、感光ドラム１の回転周速度
１００ｍｍ／ｓｅｃに対し２００ｍｍ／ｓｅｃで回転す
るように構成した。

【０１００】そして、該ファーブラシ３Ａに帯電バイア
ス印加電源Ｓ１より所定の帯電バイアスを印加し回転駆
動させることで、回転感光ドラム１面が帯電電圧の印加
された導電性繊維ブラシ部３ｅで摺擦され、感光ドラム
１の感光体層１ｂの表面が所望の電位に注入帯電方式で
一様に一次帯電処理される。

【０１０１】ファーブラシ３Ａにおいては、磁気ブラシ
３の場合のように磁気ブラシ層２ｃを構成する磁性粒子
の欠落による現像装置４への悪作用というものは生じな
いが、やはり導電性繊維ブラシ部３ｅにトナーが混入し
ていくことにより帯電性能が低下し、帯電不均一を引き
起こし不良画像を発生していた。

【０１０２】このような構成で、本例においても前述実
施形態例１と同様に、非画像形成時にはフアーブラシ３
Ａには交番電圧を印加せず、直流電圧のみ印加するよう
な構成としたところ前述実施形態例１と同様、非画像形
成時にファーブラシ３Ａからのトナーの吐き出しが十分
に行なえるようになったのでファーブラシ３Ａのトナー
汚染を防止することが可能となり、交番電圧を重畳した
場合においても帯電能が十分得られず、画像不良が発生
するといった問題を解決することが可能となった。

【０１０３】〈実施形態例２〉 実施形態例１、参考例においては、トナー粒子として粉
砕法で生成されたトナーｔを用いたが、本例において
は、懸濁重合法によって生成された平均粒径６μｍの球
形トナーに対して平均粒径２０ｍｍの酸化チタンを重量
比１％外添したものを用いた。また磁性キャリアｃとし
ては飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ²の平均粒径３５μ
ｍの磁性キャリアを用いた。またこのトナーｔとキャリ
アｃを重量比６：９４で混合したものを現像剤Ｔとして
用いた。

【０１０４】重合法で生成されたトナーは球形に近い形
状であるため外添剤が均一にコートされる。このため、
感光ドラム１に対する離型性が極めてよい。例えば、上
記のような粉砕トナーと重合トナーで転写効率（紙上に
転写された単位面積あたりのトナー量／感光ドラム上の
単位面積あたりのトナー量）を比べた場合、粉砕トナー
が９０％であったのに対して、重合トナーを用いた場合
には９７％と高効率であった。また、かぶりも粉砕トナ
ーと比べると良好であり重合トナーを用いた場合におい
ては、Ｖback＝５０Ｖでもかぶりが防止できた。

【０１０５】このような、重合トナーを用いて、実施形
態例１、参考例と同様の検討を行ったところ、本例にお
いては、転写残トナーが極微量であることに加え、高離
型性であるため、クリーニング装置がなく現像時に転写
残トナーを回収するクリーナレスの構成をとった場合で
も、より回収性が上りが画像不良は全く発生しなくな
る。また、本発明のように、非画像形成時に直流電圧の
みの印加を行なった場合、混入トナーの帯電キャリアか
らの離型性が良いために、吐き出しも粉砕トナーの場合
より良好に行なわれるため直流のみの印加時間が少なく
ともよくなる。

【０１０６】よつて、本例のように重合法で生成された
トナーを用いた場合、若干の交番電圧の重畳を休止時
間、もしくは画像形成時の交番電圧の振幅よりも弱めた
重畳を行なう時間を設けることにより、本発明の効果で
ある、帯電部材のトナー汚染防止と帯電性の均一化を同
時に行うことが可能となる。

【０１０７】〈その他〉 １）本発明の構成は、実施形態例に限られるものではな
く、クリーニング装置がなくて現像装置が現像同時クリ
ーニングを兼ねるクリーナレスの画像形成装置において
は、接触帯電手段が回転しない磁気ブラシ構成の帯電装
置等であっても適用可能である。また、クリーニング装
置を有する画像形成装置にも適用して同様の効果を有
し、帯電部材の寿命を向上できることは言うまでも無
い。

【０１０８】２）接触帯電部材は被帯電体との接触ニッ
プ部において像担持体と同方向に回転させてもよいし、
固定の停止部材としてもよい。

【０１０９】３）感光体についても表面抵抗が１０⁹ 〜
１０¹⁴Ω・cmの低抵抗層を持つことが電荷注入を実現で
きオゾンの発生防止の面から望ましいが、上記以外の有
機感光体等でも、帯電部材の汚染防止について充分な効
果が得られる。静電記録における誘電体等であってもよ
い。

【０１１０】４）また現像方法としては実施形態例１〜
３においては２成分現像法についてのみ述べたが、他の
現像方法でも効果がある。好ましくは、現像剤が感光体
に対して接触状態で現像する１成分接触現像や２成分接
触現像がより現像時の同時回収効果を高めるのに効果が
ある。

【０１１１】５）また、現像剤中のトナー粒子として実
施形態例３のように重合トナーを用いた場合には、上記
の１成分接触現像や２成分接触現像はもちろん１成分非
接触現像や２成分非接触現像などの現像方法においても
充分な回収効果が得られる。 ６）転写手段７はベルト転写装置に限らず、転写ローラ
や転写コロナ帯電器等であってもよい。

【０１１２】７）被帯電体としての像担持体は電子写真
感光体に限らず、静電記録における誘電体等であっても
よい。

【０１１３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被帯電体
を接触帯電部材によって帯電し、該被帯電体の帯電処理
面に静電潜像を形成し、その静電潜像を現像手段により
トナー画像として現像して画像形成を実行する画像形成
装置について、帯電部材に対する過度のトナー付着・混
入に起因する帯電ムラの発生、異常画像の発生をなくす
ことができ、帯電部材が磁気ブラシである場合に、磁気
ブラシを構成する磁気粒子の経時的減少による接触不安
定に起因する帯電ムラ、及び磁気ブラシから離脱した磁
性粒子の現像手段への混入によるスジ等の異常画像の発
生等の問題を解消することができ、長期にわたって、ス
ジ等の画像欠陥のない良好な画像形成を維持させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１の画像形成装置の概略構成模型図

【図２】磁気ブラシ部分の構成模型図

【図３】磁気ブラシに対する印加交番電圧と帯電電位の
関係を示すグラフ

【図４】レーザースキャナーの構成模型図

【図５】２成分現像装置の構成模型図

【図６】電位コントラストとトナー吐き出し量の相関図

【図７】制御タイミングチャート

【図８】時間Ｄｕｔｙの異なる交番電圧を示す波形図

【図９】参考例の画像形成装置の要部（ファーブラシ部
分）の構成模型図

【符号の説明】

１ 被帯電体としての像担持体（感光ドラム） ３・３Ａ 接触帯電部材としての磁気ブラシまたはフ
ァーブラシ １００ レーザースキャナー ４ 現像装置 ６ 定着装置 ７ 転写装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 啓之 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 (56)参考文献 特開 平４−37776（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−34566（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−5748（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−230652（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−241423（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−127490（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被帯電体を接触帯電部材によって帯電
   し、該被帯電体の帯電処理面に静電潜像を形成し、その
   静電潜像を現像手段によりトナー画像として現像して画
   像形成を実行する画像形成装置の制御方法において、接触帯電部材は、帯電部材が磁性粒子を有し、該磁性粒
   子が被帯電体に接触しており、 トナーは接触帯電部材と
   の摺擦により帯電極性と同極性に帯電し、非画像形成時
   は、接触帯電部材に印加される電圧をＶｄｃ、被帯電体
   の帯電電圧をＶｓとしたとき、これらの差分であるΔＶ
   ＝｜Ｖｄｃ−Ｖｓ｜が、画像形成時よりも大きくなるよ
   うに画像形成時と同極性の帯電を行うことで、接触帯電
   部材との摺擦で摩擦帯電したトナーを接触帯電部材から
   被帯電体に転移させうる電界を形成すると共に被帯電体
   に転移したトナーを現像手段で回収可能としたことを特
   徴とする画像形成装置の制御方法。
2. 【請求項２】 接触帯電部材に印加される電圧は、画像
   形成時と非画像形成時において異なることを特徴とする
   請求項１に記載の画像形成装置の制御方法。
3. 【請求項３】 接触帯電部材には画像形成時は直流電圧
   に交流電圧が重畳した電圧が印加され非画像形成時は直
   流電圧のみが印加されることを特徴とする請求項２に記
   載の画像形成装置の制御方法。
4. 【請求項４】 被帯電体が表面に抵抗１０⁹〜１０¹⁴ Ω
   ・ｃｍの材質からなる層を有することを特徴とする請求
   項１乃至請求項３の何れか１つに記載の画像形成装置の
   制御方法。
5. 【請求項５】 被帯電体が、感光層、及び表面層を有
   し、該表面層が樹脂及び導電性微粒子を有することを特
   徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の画
   像形成装置の制御方法。
6. 【請求項６】 導電性微粒子がＳｎＯ₂であることを特
   徴とする請求項５に記載の画像形成装置の制御方法。
7. 【請求項７】 被帯電体が非晶質のシリコンを有する表
   面層からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
   何れか１つに記載の画像形成装置の制御方法。
8. 【請求項８】 現像手段が、被帯電体に対して現像剤を
   接触させて潜像の現像を行う接触現像方式であることを
   特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の
   画像形成装置の制御方法。
9. 【請求項９】 現像手段に収容される現像剤は、トナー
   粒子と磁性粒子からなる現像剤であることを特徴とする
   請求項１乃至請求項８の何れか１つに記載の画像形成装
   置の制御方法。
10. 【請求項１０】 現像手段のトナーは重合法で生成され
    たトナーであることを特徴とする請求項１乃至請求項９
    の何れか１つに記載の画像形成装置の制御方法。