JP3530697B2

JP3530697B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3530697B2
Application number: JP35107796A
Authority: JP
Inventors: 健一郎脇
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2004-05-24
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: JPH10186957A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を利用した複写機、レーザービームプリンタ、ファクシ
ミリ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の画像形成装置の一例を示
す概略構成図であり、この画像形成装置は電子写真プロ
セス利用のレーザービームプリンターである。

【０００３】この図において、Ａは画像形成装置である
レーザービームプリンター、Ｂはレーザービームプリン
ターＡ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。

【０００４】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１０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
図示の原稿板を被せてセットする。１１は原稿照射用ラ
ンプ１１ａ、短焦点レンズアレイ１１ｂ、ＣＣＤセンサ
ー１１ｃなどを配置した画像読み取りユニットである。
この画像読み取りユニット１１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
この原稿台ガラス１０の図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
往復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。

【０００５】画像読み取りユニット１１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
向き画像面が原稿照射用ランプ１１ａにより左辺側から
右辺側にかけて順次照明走査され、その照明走査光の原
稿面反射光が短焦点レンズアレイ１１ｂによってＣＣＤ
センサー１１ｃに結像入射する。

【０００６】ＣＣＤセンサー１１ｃは、不図示の受光
部、転送部、出力部より構成されており、受光部におい
て光信号が電荷信号に変えられて、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
を周知の画像処理によりデジタル信号に変換してレーザ
ービームプリンターＡに出力する。

【０００７】一方、レーザービームプリンター（画像形
成装置）Ａにおいて、１は像担持体としての回転ドラム
型の感光体である。この感光体１は中心支軸を中心に所
定の周速度（プロセススピード）を持って矢印ａ方向に
回転駆動され、その回転過程において帯電器２により一
様な帯電処理を受ける。

【０００８】そして、感光体１の一様帯電面に対して露
光装置（レーザー走査装置）３から出力される、画像読
み取り装置ＢからレーザービームプリンターＡ側に出力
される画像信号に対応して変調されたレーザービームに
よる走査露光Ｌがなされることで、感光体１上に画像読
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形成される。感光体１上に
形成された静電潜像は現像装置４により順次トナー像と
して反転現像される。現像装置４による現像方法は、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、感光体１に対し
て接触状態で現像する２成分接触現像方式が好適に用い
られる。

【０００９】一方、給紙カセット５内に収納された紙な
どの転写材Ｐが給紙ローラ６により１枚づつ給送され、
レジストローラ７により所定のタイミングで感光体１と
転写器８間の転写ニップ部に給紙されて、転写器８によ
り転写材Ｐに感光体１上のトナー像が転写される。トナ
ー像が転写された転写材Ｐは分離帯電９によって感光体
１上から静電分離され、搬送ベルト２０により定着装置
２１へ搬送されて永久固着画像として定着された後に外
部に排出される。

【００１０】また、トナー像転写後に感光体１上に付着
している転写残りトナー（以下、残トナーという）等の
付着汚染物はクリーナー１２により除去され、繰り返し
画像形成が行われる

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、装置
の小型化、簡易化、あるいはエコロジーの観点から廃ト
ナーを出さない等の目的で、いわゆるクリーナーレスシ
ステムも実用化されている。

【００１２】これは、上記したレーザービームプリンタ
ー（画像形成装置）Ａにおいて、転写材Ｐに対するトナ
ー像転写後の感光体１表面から残トナーを除去する上記
したクリーナー１２を取り外し、現像装置４で残トナー
を現像同時クリーニングにより回収するようにしたもの
である。

【００１３】現像同時クリーニングとは、転写後に感光
体１上に残留した残トナーを次工程以後の現像時に、現
像装置４に印加する直流電圧と感光体１の表面電位間の
電位差である、かぶり取り電位差によって回収する方法
である。この方法によれば、残トナーは回収されて次工
程以後用いられるため、廃トナーをなくすことができ
る。また、スペースの面での利点も大きく、大幅に装置
の小型化が可能となる。しかしながら、上記したように
クリーナー１２を取り外して現像装置４による現像同時
クリーニングにより残トナーを回収する構成で画像形成
を行ったところ、画像形成された転写材Ｐの画像のない
部分に感光体１の回転周期で前画像のポジゴーストが発
生した。このポジゴーストは、前画像の残トナーが現像
領域において回収できなかったために、本来ならば白地
部である所にトナーが転写されて発生する現象である。

【００１４】これに対し、帯電手段として磁気ブラシな
どの接触帯電手段を用いて、この接触帯電手段に交番電
圧（交流電圧）を印加することにより、残トナーを接触
帯電手段と感光体１間で振動させることによって、前画
像の状態で残っている残トナーの履歴を消して、均一な
状態で感光体１上に吐き出すことが可能となる。このた
め、感光体１表面の薄層に吐き出されたトナーは現像時
の回収性においても有利となり、画像欠陥が防止できる
ようになる。

【００１５】しかしながら、このように接触帯電手段に
対して交番電圧のみを印加して画像形成を行ったとこ
ろ、最初の数枚については良好な画像が得られたが、数
十枚の通紙を行っただけで接触帯電手段に残トナーが混
入し、接触帯電手段のトナー汚染による帯電不良が発生
した。

【００１６】特に、接触帯電手段として磁気ブラシを用
いている場合には、トナーの過度の混入によって生じる
帯電性能の低下が原因で感光体と磁気ブラシ間に電位差
が発生し、この電位差により磁性粒子が感光体の方へ押
し出されしまう。このため、接触不安定による大規模な
帯電ムラが生じ、また、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が生じ、
さらに、磁気ブラシから磁性粒子が喪失してしまうこと
によって帯電不能が生じるという問題があった。

【００１７】このように、感光体に残留した残トナー等
を現像装置で回収するクリーナーレスの従来の画像形成
装置では、接触帯電手段に残トナーが混入することによ
り帯電ムラが生じたり帯電性能が低下し、長期に渡って
良好な画像形成を行うことができなかった。

【００１８】そこで本発明は、接触帯電手段に混入した
残トナーを像担持体上に吐き出し現像装置で回収するよ
うにして、帯電ムラや帯電性能の低下を防止することが
できる画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、像を担持する像担持体と、該
像担持体に接触して前記像担持体を帯電する接触帯電手
段と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段
と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手
段と、前記トナー像を転写部位において転写材へ転写す
る転写手段とを備え、該転写手段により前記トナー像を
前記転写材へ転写した後の前記像担持体上の残トナーを
前記現像手段で回収する画像形成装置において、画像形
成を行う画像の画像濃度又は画像比率に基づく画像情報
を入力し、入力した前記画像濃度又は前記画像比率が大
きくなるほど非画像形成時間を長くする制御手段を備
え、前記制御手段は、入力した前記画像情報に基づいて
制御した前記非画像形成時間内に前記接触帯電手段に混
入している前記残トナーを吐き出すように前記接触帯電
手段に対する帯電条件の制御を行うことを特徴としてい
る。

【００２０】また、前記帯電条件は、非画像形成時には
前記接触帯電手段に直流電圧のみを印加し、画像形成時
には直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加すること
を特徴としている。

【００２１】また、前記接触帯電手段は、その表面に前
記像担持体表面に接する磁性粒子を有している磁気ブラ
シであることを特徴としている。

【００２２】また、前記現像手段による現像方法は、現
像剤が前記像担持体に対して接触状態で行われる接触現
像方式であることを特徴としている。

【００２３】（作用）本発明の構成によれば、制御手段
は、入力した画像情報あるいは接触帯電手段中に混入し
ているトナー量情報に基づいて制御した非画像形成時間
内に、接触帯電手段に混入している残トナーを吐き出す
ように接触帯電手段に対する帯電条件の制御を行い、接
触帯電手段に混入している残トナーを像担持体上に移動
させて現像手段で回収することにより、接触帯電手段の
残トナーによる汚染を防止し、長期に渡って良好な帯電
状態を維持して良好な画像形成を行うことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明に係
る実施の形態について説明する。

【００２５】図１は、本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利用のレーザービームプリンターで
あり、像担持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、また、クリーナーレスシステムの装
置である。なお、図７に示した従来例と同一部材には同
一符号を付し、重複する説明は省略する。

【００２６】図１において、Ａは本実施の形態に係る画
像形成装置であるレーザービームプリンター、Ｂはこの
レーザービームプリンターＡ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。画像読み取り装
置Ｂの構成は図７に示した従来例と同様であり、その説
明は省略する。

【００２７】レーザービームプリンター（画像形成装
置）Ａは、像担持体としての回転ドラム型の感光体１、
接触帯電手段である磁気ブラシ３０、露光装置３、現像
装置４、転写ローラ１２、定着装置２１などを備えてい
る。

【００２８】感光体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。

【００２９】感光体１は、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上に下から順に第１から第５
の５つの層からなる感光体層１ｂを有しており、所定の
プロセススピード（例えば１００ｍｍ／ｓｅｃ）で回転
駆動される。

【００３０】感光体層１ｂの一番下の第１層は下引き層
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２０μｍの導電層である。第２の層は正電
荷注入防止層であり、ドラム基体１ａから注入された正
電荷が感光体１表面に帯電された負電荷を打ち消すのを
防止する役目を果たし、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１μｍの中抵抗層である。第３の層は電荷発生
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の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したものであ
り、Ｐ型半導体である。

【００３１】従って、感光体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、第３層（電荷発生
層）で発生した正電荷のみを感光体１表面に輸送するこ
とができる。最表面の第５層は電荷注入層であり、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）した粒径約０．０３μ
ｍのＳｎＯ₂ 超微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。

【００３２】接触帯電手段は、図２に示すように磁気ブ
ラシ帯電装置（以下、磁気ブラシという）３０であり、
磁気ブラシ３０は、直径１６ｍｍの固定のマグネットロ
ーラ３０ａと、このマグネットローラ３０ａに回転自在
に外嵌させた非磁性のＳＵＳからなるスリーブ３０ｂ
と、このスリーブ３０ｂの外周面にマグネットローラ３
０ａの磁力で付着保持させた導電磁性粒子（磁性キャリ
ア）の磁気ブラシ層３０ｃからなるスリーブ回転タイプ
のものである。

【００３３】スリーブ３０ｂに内包されるマグネットロ
ーラ３０ａは、スリーブ３０ｂ表面上で半径方向の磁束
密度のピークが８００Ｇを発生する磁極を４極有するも
のを使用し、感光体１側に一つの磁極が向くようにマグ
ネットローラ３０ａを固定し、マグネットローラ３０ａ
の外周に沿ってスリーブ３０ｂを回転可能に配置する。
スリーブ３０ｂは感光体１に対して一定間隔（本実施の
形態では０．５ｍｍ）を保つようにして配置し、磁気ブ
ラシ層３０と感光体１との間の接触ニップ部（帯電ニッ
プ部）ｎの幅を６ｍｍとした。そして、スリーブ３０ｂ
に電源Ｓ１より所定の帯電バイアス電圧（本実施の形態
では、直流電圧に交流電圧を重畳したもの）を印加し、
スリーブ３０ｂを感光体１との接触ニップ部ｎにおい
て、感光体１の回転方向ａと逆方向となる矢印ｂ方向
に、例えば感光体１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、感光体１表面が帯電バイアスの印加された磁気ブラ
シ層３０ｃで摺擦され、感光体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。この際、スリーブ３０ｂの回転速度を速くすること
で、感光体１上の転写残トナーと磁気ブラシ３０との接
触機会が増えるので、磁気ブラシ３０への取り込み性も
向上する。

【００３４】磁気ブラシ層３０ｃを構成する導電磁性粒
子としては、平均粒径３０μｍ、抵抗１×１０⁶ Ω・ｃ
ｍ、飽和磁化６０Ａ・ｍ² ／Ｋｇのものを使用した。な
お、磁性粒子の抵抗測定は、底面積２２８ｍｍ² の筒状
の容器に導電磁性粒子を２ｇを充填して加圧し、その上
下間に１００Ｖの電圧を印加してこの系に流れる電流か
ら算出したもので定義した。

【００３５】また、導電磁性粒子として、フェライト、
マグネタイトなどの磁性金属粒子や、これらの導電磁性
粒子を樹脂で結着したものも使用可能であり、抵抗値と
しては１×１０⁶ 〜１×１０⁹ Ω・ｃｍのもが適当であ
り、粒径としては１０〜５０μｍ、好ましくは２０〜４
０μｍが導電磁性粒子の感光体への付着の点から望まし
い。また、複数の導電磁性粒子を混合して用いることで
帯電性の向上を図ることができる。

【００３６】露光装置３は、回転多面ミラー３１、ｆθ
レンズ群３２、反射ミラー３３等を備えており、露光装
置３により感光体１表面をレーザー走査露光Ｌする場合
には、画像読み取り装置Ｂから入力された画像信号に基
づき発光信号発生器（不図示）により、固体レーザー素
子（不図示）を所定タイミングで明減（ＯＮ／ＯＦＦ）
させる。そして、固体レーザー素子（不図示）から放射
されたレーザー光は、コリメーターレンズ系（不図示）
によりほぼ平行な光束に変換され、さらに高速回転する
回転多面ミラー３１によりに走査されると共に、ｆθレ
ンズ群３２により感光体１表面にスポット状に結像され
る。このようなレーザー走査により感光体１表面には画
像一走査分の露光分布が形成され、さらに、各走査毎に
感光体１表面とは垂直に所定量だけスクロールさせれ
ば、感光体１表面に画像読み取り装置Ｂから入力された
画像信号に応じた露光分布が得られる。

【００３７】即ち、感光体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（不
図示）から放射されたレーザー光を高速で回転する回転
多面ミラー３１によって走査することにより、感光体１
表面には走査露光パターンに対応した静電潜像が順次形
成されていく。

【００３８】図３は、本実施の形態の２成分接触現像装
置（２成分磁気ブラシ現像装置）である現像装置４を示
す概略構成図である。この図において、４１は矢印ｃ方
向に回転駆動される現像スリーブ、４２は現像スリーブ
４１内に固定配置されたマグネットローラ、４３，４４
は攪拌スクリュー、４５は現像剤Ｔを現像スリーブ４１
の表面に薄層形成するために配置された規制ブレード、
４６は現像容器、４７は補充用トナーホッパー部であ
る。

【００３９】現像スリーブ４１は、少なくとも現像時に
おいては感光体１に対し最近接領域が約５００μｍにな
るように配置され、現像スリーブ４１面に形成された現
像剤Ｔの薄層Ｔａが感光体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。本実施の形態において
用いた現像剤Ｔであるトナー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／ｃｍ
³ の平均粒径３５μｍの磁性キャリアを用いた。また、
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。

【００４０】ここで、感光体１表面の静電潜像を、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Ｔの循環系について説明する。まず、現
像スリーブ４１の回転に伴いマグネットローラ４２のＮ
₂ 極で汲み上げられた現像剤Ｔは、Ｓ₂ 極→Ｎ₁ 極と搬
送される過程において、現像スリーブ４１に対して垂直
に配置された規制ブレード４５によって規制され、現像
スリーブ４１上に現像剤Ｔの薄層Ｔａが形成される。薄
層Ｔａが形成された現像剤ＴがＳ₁ 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Ｔによって前記静電潜像を現像し、その
後、Ｎ₃ 極、Ｎ₂ 極の反発磁界によって現像スリーブ４
１上の現像剤Ｔは、現像容器４６内に戻される。

【００４１】現像スリーブ４１には、電源Ｓ２から直流
（ＤＣ）電圧および交流（ＡＣ）電圧が印加される。本
実施の形態では、−５００Ｖの直流電圧と、周波数２０
００Ｈｚでピーク間電圧１５００Ｖの交流電圧が印加さ
れる。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不具合が生じる。このた
め、通常は現像装置４に印加する直流電圧と感光体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。

【００４２】また、前記トナーｔとして、懸濁重合法に
よって生成された平均粒径６μｍの球形のトナーを用い
るとさらによい。懸濁重合法によって生成されたトナー
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、感光体１に対する離型性が極めてよ
く、かぶりも粉砕トナーと比べると良好である。

【００４３】レーザービームプリンター（画像形成装
置）Ａと画像読み取り装置Ｂの制御を行う制御装置（Ｃ
ＰＵ）６０は、画像読み取り装置Ｂから入力される原稿
Ｇの画像信号や画像濃度などの画像情報、あるいは磁気
ブラシ３０に混入しているトナー量などのトナー量情報
等に基づいて、画像形成と画像形成との間の非画像形成
時間を制御して、磁気ブラシ３０に混入している転写後
の残トナーを感光体１側に吐き出すように、磁気ブラシ
３０に対する帯電条件を制御する（詳細は後述する）。

【００４４】次に、上記した画像形成装置（レーザービ
ームプリンター）Ａの動作について説明する。

【００４５】画像形成時には、感光体１は駆動手段（不
図示）により矢印ａ方向に回転駆動され、磁気ブラシ３
０により表面が均一に帯電される。このとき、磁気ブラ
シ３０には、−５００Ｖの直流電圧と、周波数１０００
Ｈｚでピーク間電圧１５００Ｖの矩形波の交流電圧を重
畳した電圧が印加される。そして、帯電された感光体１
上に露光装置（レーザー走査装置）３によりレーザービ
ームによる画像露光Ｌが与えられて、入力される画像情
報に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装
置４によりトナー画像として現像される。このとき、現
像装置４の現像スリーブ４１には、−５００Ｖの直流電
圧と、周波数２０００Ｈｚでピーク間電圧１５００Ｖの
交流電圧が印加される。そして、感光体１上のトナー画
像が転写ローラ１２との間の転写ニップ部に到達する
と、このタイミングに合わせてカセット５内の紙などの
転写材Ｐが給紙ローラ６によって給紙されてレジストロ
ーラ７により搬送され、転写バイアスが印加された転写
ローラ１２により転写材Ｐの裏側にトナーｔと逆極性の
電荷が付与されて、表面側に感光体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は搬
送ベルト２０により定着装置２１へ搬送され、定着装置
２１によりトナー像が表面に永久固着画像として定着さ
れて排出される。

【００４６】一方、トナー像転写後の感光体１表面には
残トナーが残留している。残トナーは、転写ローラ１２
による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、極性反転した状態のトナーは現像装置
４で現像同時回収を行うことはできない。そして、この
残トナーは、感光体１の回転に伴って帯電領域に到達す
る。帯電領域に到達した残トナーは、磁気ブラシ３０と
の摺擦により正規帯電トナー化が行われる。また、同時
に磁気ブラシ３０に印加される交番電圧（交流電圧）に
より感光体１と磁気ブラシ３０間の電界による振動効果
によって、磁気ブラシ３０へのトナーの回収、吐き出し
が行われ、正規帯電化されたトナーが感光体１上に吐き
出されて、現像装置４において現像同時回収が行われ
る。

【００４７】この場合に問題となるのは、磁気ブラシ３
０の残トナーによる汚染であり、磁気ブラシ３０に対し
て大量の残トナーが混入すると、直流電圧に交番電圧を
重畳した場合においても帯電均一性が低下してしまう。

【００４８】ここで、図４は、帯電時に印加する電圧と
帯電電位との関係と、感光体１上の残トナーおよび磁気
ブラシ３０に混入した残トナーの動きについて説明した
図であり、図４（ａ）は直流電圧に交番電圧を重畳して
画像形成を行った場合、図４（ｂ）は直流電圧のみで画
像形成を行った場合、図４（ｃ）は直流電圧のみで帯電
を行った場合を示している。

【００４９】これらから明らかなように、直流電圧に交
番電圧を重畳した場合には帯電性が良好であるため、感
光体１上の残トナーを回収するための電位差を確保でき
るが、印加電圧と帯電電位の差が小さいので、混入した
残トナーの吐き出し量は小さくなる。また、直流電圧の
みを印加した場合には、帯電性が劣るために印加電圧と
帯電電位の差が大きくなるため、混入した残トナーの吐
き出し量は多くなるが帯電性が劣るため、感光体１上の
残トナーを回収するための電位差の確保ができないばか
りか、帯電ムラが発生して形成される画像にも悪影響を
及ぼす。このため、画像形成時には、直流電圧のみの印
加を行うことは画像欠陥を引き起こすことにつながり、
直流電圧に交番電圧を重畳することが好ましい。

【００５０】そこで、本実施の形態では、図５（ａ）に
示すように、非画像形成時には電源Ｓ１の交流電源Ｓ１
１より交番電圧を重畳する時間以外に直流電源Ｓ１２よ
り直流電圧のみを印加する時間を設けることによって、
磁気ブラシ３０に付着した残トナーｔ１を感光体１上に
移動させる。また、図５（ｂ）に示すように、画像形成
時には電源Ｓ１の交流電源Ｓ１１より交番電圧を重畳す
ることによって、均一な帯電性を得て感光体１上の残ト
ナーｔ１を回収することにより、直流電源Ｓ１２からの
直流電圧印加のみにより磁気ブラシ３０に付着した残ト
ナーｔ１の吐き出しと交番電圧を印加することによる残
トナーｔ１の積極的回収を可能とし、磁気ブラシ３０の
残トナーｔ１による汚染が防止できる。これらの制御は
制御装置６０によって実行される。

【００５１】さらに詳細に説明すると、図５（ａ）のよ
うに、非画像形成時（画像形成前）に電源Ｓ１の直流電
源Ｓ１２からの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３０の磁気ブラシ層３０ｃを構成する
導電磁性粒子中に混入した残トナーｔ１を感光体１上に
均一に吐き出して現像装置４で回収できる量だけ回収す
る。そして、図５（ｂ）のように、電源Ｓ１の交流電源
Ｓ１１から交番電圧を重畳することにより均一な帯電を
感光体１上に施すことによって、感光体１上の残トナｔ
１ーの現像装置４への積極的回収を行った後に、交番電
圧を印加した状態で画像形成を行うことにより、常に磁
気ブラシ３０がトナー汚染のない状態で画像形成が行わ
れ、良好な画像を維持することが可能となる。

【００５２】このように、本実施の形態では、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３０上の残トナーを感光体１上に均一に吐き出
すようにしたが、上記したように交番電圧を完全に休止
しなくても、例えば図６に示すように交番電圧値を２０
０Ｖ程度に下げるなど、画像形成時に比べて交番電圧値
の振幅を小さくすることにより、帯電性能の低下がみら
れ、残トナーの吐き出し効果が得られることが確認され
た。図６は、磁気ブラシ３０に周波数１０００Ｈｚで矩
形状の交番電圧（交流電圧）Ｖｐｐを印加したとき（印
加ＤＣバイアスは、−７００Ｖ）の、印加バイアスの振
幅と１周目帯電電位との関係を示したものであり、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。

【００５３】上記したように非画像形成時に、磁気ブラ
シ３０の磁気ブラシ層３０ｃに混入した残トナーを吐き
出すことをすることによって帯電性能の低下を防止でき
るが、例えば画像比率や濃度の高い画像を連続して画像
形成すると、混入した残トナーの吐き出しが間に合わな
くなることがある。

【００５４】そこで、本発明では、画像信号や画像濃度
などの画像情報、あるいは磁気ブラシ３０の磁気ブラシ
層３０ｃに混入しているトナー量などのトナー量情報に
応じて非画像形成時間を制御し、非画像形成時間内に磁
気ブラシ３０の磁気ブラシ層３０ｃに混入している残ト
ナーを吐き出すように帯電条件を制御するようにした。
これらの制御は制御装置６０によって実行される。例え
ば、画像読み取りユニット１１のＣＣＤセンサー１１ｃ
によって読み取った原稿Ｇの画像情報からその画像比率
を算出し、その算出値に基づいて画像形成後の後回転時
間を、表１のように変化させるようにした。

【００５５】

【表１】この場合、表１に示すように、例えば画像比率が１〜１
０％の通常の原稿の場合は後回転時間は２秒であるが、
画像比率が３０〜５０％の通常の原稿の場合は後回転時
間は１０秒としている。そして、この後回転時間に、前
記したよう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３０の磁気ブラシ層３０ｃ内に混入して
いる残トナーを吐き出すことができる。

【００５６】このように、画像比率の高い場合は後回転
時間を長くすることにより、磁気ブラシ３０の磁気ブラ
シ層３０ｃ内に混入している残トナーを吐き出す時間を
十分にとることができ、残トナーの混入量の増加を防止
することができる。従って、磁気ブラシ３０の磁気ブラ
シ層３０ｃの汚染が低減されることにより、長期に渡っ
て良好な帯電性能を維持することが可能となる。

【００５７】また、連続画像形成時には、画像形成と画
像形成との間の非画像形成時間（紙間時間）を画像比率
の値によって変え、その紙間時間に直流電圧のみの印加
時間を設けてもよい。例えば表２に示すように、画像比
率に応じて画像形成と画像形成との間の時間（非画像形
成時間）を変えるように制御装置６０によって制御す
る。

【００５８】

【表２】この場合、表２に示すように、例えば画像比率が１〜１
０％の通常の原稿の場合は紙間時間は０．２秒である
が、画像比率が３０〜５０％の通常の原稿の場合は紙間
時間は０．８秒としている。そして、この紙間時間に、
前記したよう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３０の磁気ブラシ層３０ｃ内に混入し
ている残トナーを吐き出すことができる。

【００５９】このように、連続画像形成時において、画
像比率の高い場合は紙間時間を長くすることにより、磁
気ブラシ３０の磁気ブラシ層３０ｃ中に混入している残
トナーを吐き出す時間を十分にとることができ、残トナ
ーの混入量の増加を防止することができる。従って、磁
気ブラシ３０の磁気ブラシ層３０ｃの汚染が低減される
ことにより、長期に渡って良好な帯電性能を維持するこ
とが可能となる。

【００６０】なお、この場合、紙間時間を毎回変えなく
ても、例えば数十枚に一回行うようにする構成でもよ
い。

【００６１】また、上記した画像比率だけでなく、磁気
ブラシ３０の磁気ブラシ層３０ｃ中に混入しているトナ
ー量のトナー情報、画像形成枚数やトナー濃度、あるい
は使用環境や耐久枚数など様々な情報に対応して非画像
形成時間を変えて、非画像形成時間内に磁気ブラシ３０
の磁気ブラシ層３０ｃ内に混入している残トナーを吐き
出すように帯電条件を制御するようにしてもよい。即
ち、画像形成中にその画像の情報に基づいて非画像形成
時間を算出してもよく、また、いままでの画像形成履歴
を計算して非画像形成時間を変化させてもよい。例え
ば、画像比率と画像形成枚数の積算値がある値になった
ところで、前記したように直流電圧のみの印加時間を設
けて、磁気ブラシ３０の磁気ブラシ層３０ｃ内に混入し
ている残トナーを吐き出すようにしてもよい。

【００６２】上記した本実施の形態では、磁気ブラシ３
０の磁気ブラシ層３０ｃ内に混入している残トナーを吐
き出すために、磁気ブラシ３０に直流電圧のみの印加を
行う構成であったが、これ以外にも残トナーを吐き出す
ために、例えば磁気ブラシ３０のスリーブ３０ｂの周速
を速くしたり、感光体１とのギャップを小さくしたりす
るなどの方法でも可能である。

【００６３】また、本実施の形態では、磁気ブラシ３０
に印加する電圧は直流電圧に交流電圧を重畳したもので
あったが、その波形は矩形に限らず、また、直流電圧の
みに適用してもよい。直流電圧を用いる場合は、従来例
のごとく、ゴーストが発生しやすいが、混入トナーの吐
き出しが非常に多いため、混入トナーによる磁気ブラシ
層３０ｃを構成する導電磁性粒子への汚染が少ないとい
う利点がある。なお、直流バイアスを用いる場合の吐き
出し促進は、例えば磁気ブラシ３０のスリーブ３０ｂの
周速を速くしたりすればよい。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、制
御手段は入力される画像情報などの情報に応じて非画像
形成時間を制御して、この非画像形成時間内に接触帯電
手段中に混入している残トナーを吐き出すように接触帯
電手段に対する帯電条件を制御することによって、接触
帯電手段の残トナーによる汚染が低減されることにより
帯電性能の低下が防止され、長期に渡って良好な画像形
成を行うことができる。

【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】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の磁気
ブラシを示す概略図。

【図３】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の現像
装置を示す概略図。

【図４】帯電時に印加する電圧と帯電電位の関係と、感
光体上のトナーおよび磁気ブラシに混入したトナーの動
きについて説明した図であり、（ａ）は交番電圧を重畳
して画像形成を行った場合を示す図、（ｂ）は直流電圧
のみで画像形成を行った場合を示す図、（ｃ）は直流電
圧のみで帯電を行った場合を示す図。

【図５】磁気ブラシにおける印加バイアスとトナーの動
きについて説明した図であり、（ａ）は印加バイアスが
直流電圧のみの場合を示す図、（ｂ）は印加バイアスが
直流電圧に交番電圧を重畳した場合を示す図。

【図６】磁気ブラシに対する印加交番電圧と帯電電位と
の関係を示す図。

【図７】従来例に係る画像形成装置を示す概略構成図。

【符号の説明】

１感光体（像担持体）３露光装置（露光手段）４現像装置（現像手段）１２転写ローラ（転写手段）３０磁気ブラシ（接触帯電手段）３０ｃ磁気ブラシ層６０制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 21/00 370 - 540 G03G 15/02 - 15/02 103 G03G 15/08 - 15/08 507 G03G 15/16 - 15/16 103 G03G 15/22 G03G 21/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像を担持する像担持体と、該像担持体に
接触して前記像担持体を帯電する接触帯電手段と、前記
像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電
潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記ト
ナー像を転写部位において転写材へ転写する転写手段と
を備え、該転写手段により前記トナー像を前記転写材へ
転写した後の前記像担持体上の残トナーを前記現像手段
で回収する画像形成装置において、画像形成を行う画像の画像濃度又は画像比率に基づく画
像情報を入力し、入力した前記画像濃度又は前記画像比
率が大きくなるほど非画像形成時間を長くする制御手段
を備え、前記制御手段は、入力した前記画像情報に基づいて制御
した前記非画像形成時間内に前記接触帯電手段に混入し
ている前記残トナーを吐き出すように前記接触帯電手段
に対する帯電条件の制御を行う、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記帯電条件は、非画像形成時には前記
接触帯電手段に直流電圧のみを印加し、画像形成時には
前記接触帯電手段に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧
を印加する、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記接触帯電手段は、その表面に前記像
担持体表面に接する磁性粒子を有している磁気ブラシで
ある、請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】前記像担持体は、表面抵抗が１０^９〜１
０^１４Ω・ｃｍの低抵抗の表面層を有している、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】前記現像手段による現像方法は、現像剤
が前記像担持体に対して接触状態で行われる接触現像方
式である、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】前記現像剤は、トナー粒子と磁性粒子と
を有している、請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】前記トナー粒子は重合法で生成されたト
ナーである、請求項６記載の画像形成装置。