JP3703341B2

JP3703341B2 - 画像形成装置および現像剤・帯電用磁性粒子補給容器

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Publication number: JP3703341B2
Application number: JP21507799A
Authority: JP
Inventors: 啓之鈴木
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Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2019-07-29
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写方式の電子写真装置や静電記録装置などのように、電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体を所定の極性・電位に一様に帯電し、該像担持体の帯電面に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像として現像し、該トナー像を転写材に転写し、像担持体は繰り返して作像に使用する画像形成装置に関する。
【０００２】
より詳しくは、像担持体を帯電処理する帯電手段として、磁性粒子を用いた接触帯電部材によって像担持体を帯電処理する磁気ブラシ帯電器（磁気ブラシ帯電装置）を用いた画像形成装置に関する。
【０００３】
また、画像形成装置に装着され、現像手段と磁性粒子を用いた帯電手段にそれぞれトナーと帯電用の磁性粒子を供給するための現像剤・帯電用磁性粒子補給容器に関する。
【０００４】
【従来の技術】
図１５は画像形成装置の従来例としての転写式電子写真装置（複写機・プリンター・ファクシミリ等）の一例の概略構成図である。
【０００５】
１１１は第１の像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。
【０００６】
感光ドラム１１１はその回転過程において帯電手段１１２による所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。帯電手段１１２は本例では接触帯電部材である帯電ローラである。次いで不図示の像露光手段（原稿画像の投影露光手段、レーザー走査露光手段等）による像露光Ｌを受ける。これにより、感光ドラム１１１の一様帯電面が露光像パターンに対応して選択的に除電（あるいは電位減衰）されて、感光ドラム１１１面に静電潜像が形成される。
【０００７】
そしてその静電潜像が現像手段１１３によりトナー像として現像される。
【０００８】
一方、不図示の給紙機構部から第２の像担持体としての転写材（転写紙）Ｐが感光ドラム１１１と転写手段１１４との間の転写部に所定の制御タイミングで給紙されて、感光ドラム１１１面側のトナー像がこの給紙転写材Ｐの面に順次に転写されていく。転写手段１１４は本例では転写ローラである。
【０００９】
次いで転写材Ｐは回転感光体ドラム１１１面から分離され、不図示の定着手段に導入されてトナー像の定着処理を受けて画像形成物（コピー、プリント）として出力される。
【００１０】
転写材Ｐに対するトナー像転写後の感光ドラム１１１面はクリーニング装置（クリーナー）１１５によって転写残りトナーの除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。
【００１１】
１）接触帯電器
上記のような画像形成装置において、感光ドラム１１１、帯電・露光・現像・転写・クリーニング・定着等の画像形成プロセスの各手段・機器１１２〜１１５としては種々の方式・構成のものがある。
【００１２】
例えば、感光体ドラム１１１面を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電手段１１２としては、従来一般にコロナ帯電器が使用されてきた。これは、コロナ帯電器を感光ドラムに非接触に対向配設し、高圧を印加したコロナ帯電器から発生するコロナシャワーに感光ドラム表面をさらすことで回転感光ドラム表面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【００１３】
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器が実用化されてきている。
【００１４】
接触帯電器は、抵抗値調整した導電性部材を接触帯電部材として被帯電体に接触させて配設し、該接触帯電部材に所定の電圧（帯電バイアス）を印加することで、被帯電体表面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【００１５】
接触帯電部材としては、導電性ゴムをロール状にしたローラタイプ（帯電ローラ、導電ゴムローラ）、導電性ゴムをブレード状にしたブレードタイプ（帯電ブレード）、磁性粒子を用いた磁気ブラシタイプ、導電性の繊維をブラシ状に形成したファーブラシタイプ等の各種形態のものが好ましく用いられている。
【００１６】
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スリーブ上に磁気ブラシとして磁気的に拘束保持させたものであり、その磁性粒子の磁気ブラシ部を停止あるいは回転させながら被帯電体面に接触させ、これに電圧を印加することによって、被帯電体面を接触帯電させるものであり、帯電・接触の安定性という点から好ましく用いられている。
【００１７】
接触帯電部材に印加する帯電バイアスを、直流電圧のみとするＤＣバイアス印加方式と、直流バイアス成分と交番バイアス成分を有する振動電圧とするＡＣバイアス印加方式がある。
【００１８】
２）注入帯電
接触帯電には、特公平３−５２０５８号公報等に開示のように放電現象による帯電が支配的である系と、特開平６−３９２１号公報等に開示のように被帯電体面に対する電荷の直接注入（充電）による帯電が支配的である系（電荷注入帯電方式）がある。
【００１９】
電荷注入帯電方式は、前記のような接触帯電部材を用い、被帯電体として電荷注入帯電性のもの、像担持体の場合は通常の有機感光体上に導電性微粒子を分散させた表層を有するものや、アモルファスシリコン感光体などを用いることで、接触帯電部材に印加したバイアスのうちの直流成分とほぼ同等の帯電電位を被帯電体表面に得ることが可能である。
【００２０】
この電荷注入帯電方式は、被体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、帯電に必要とされる印加帯電バイアスは所望する被帯電体表面電位分のみであり、オゾンの発生もない完全なオゾンレス、かつ低電力消費型帯電が可能となり、注目されてきている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
磁気ブラシ接触帯電方式・転写方式の画像形成装置において、画像形成を繰り返すと接触帯電部材である磁気ブラシの磁性粒子の汚染が生じ、帯電性の低下が見られるようになる。
【００２２】
磁気ブラシの磁性粒子の汚れの要因は、通常トナー粒子の電気抵抗は比較的高いものが用いられているために磁性粒子に対してトナー粒子の樹脂成分が融着したり、トナー粒子に外添された外添剤が付着することにより発生する。この現象により磁性粒子の抵抗が上昇してしまい、被帯電体である像担持体を所望の電位にまで帯電できなくなったり、帯電ムラが生じたりしてしまい、画像不良が発生してしまう。
【００２３】
そこで本発明は特に磁気ブラシ接触帯電方式・転写方式の画像形成装置について、接触帯電部材である磁気ブラシの磁性粒子の汚染による帯電性能の低下を長期にわたって防ぎ、常に良好な画像を維持することを目的とする。
【００２４】
また該画像形成装置に使用される新規な現像剤・帯電用磁性粒子補給容器を提供することを目的とする。
【００２５】
【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および現像剤・帯電用磁性粒子補給容器である。
【００２６】
（１）磁性粒子を用いた接触帯電部材によって像担持体に帯電を施す帯電手段と、該像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像を現像剤によって現像しトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を転写材に転写する転写手段を有し、像担持体は繰り返して作像に使用する画像形成装置において、
前記現像手段と前記帯電手段は画像形成装置に装着される現像剤・帯電用磁性粒子補給容器によりそれぞれトナーの補給と帯電用磁性粒子の補給を受け、該現像剤・帯電用磁性粒子補給容器は、
前記現像手段に補給するためのトナーを収容するトナー収容室と、
前記帯電手段に補給するための帯電用の磁性粒子を収容する磁性粒子収容室と、
前記トナー収容室に収容されたトナーを排出するためのトナー排出開口部と、
前記磁性粒子収容室に収容された磁性粒子を排出するための磁性粒子排出開口部と、
前記トナー排出開口部を開封可能に封止するための開閉部材と、
前記磁性粒子排出開口部を開封可能に封止するための開閉部材と、
を有し、画像形成装置に装着されたとき、前記トナー排出開口部は現像手段のトナー補給口に対応位置し、前記磁性粒子排出開口部は帯電手段の磁性粒子補給口に対応位置することを特徴とする画像形成装置。
【００２７】
（２）現像剤・帯電用磁性粒子補給容器の磁性粒子収容室から帯電手段に磁性粒子を補給する際には、接触帯電部材の使用された磁性粒子の少なくとも一部は剥ぎ取られることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００２８】
（３）像担持体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段がトナー像を転写材に転写した後に像担持体に残留した残トナー粒子を回収するクリーニング手段も兼ねることを特徴とする（１）または（２）に記載の画像形成装置。
【００２９】
（４）接触帯電部材に印加されるバイアスは、直流バイアスに交番電圧が重畳されたものであることを特徴とする（１）ないし（３）の何れかに記載の画像形成装置。
【００３０】
（５）像担持体が表面に１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・ｃｍの材質からなる層を有することを特徴とする（１）ないし（４）の何れかに記載の画像形成装置。
【００３１】
（６）像担持体は、有機感光体表面に１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・ｃｍの材質からなる表面層を有することを特徴とする（１）ないし（４）の何れかに記載の画像形成装置。
【００３２】
（７）像担持体はアモルファスシリコンの材質からなることを特徴とする（１）ないし（４）の何れかに記載の画像形成装置。
【００３３】
（８）画像形成装置に装着され、現像手段と磁性粒子を用いた帯電手段にそれぞれトナーと帯電用の磁性粒子を供給するための現像剤・帯電用磁性粒子補給容器であり、
現像手段に補給するためのトナーを収容するトナー収容室と、
帯電手段に補給するための磁性粒子を収容する磁性粒子収容室と、
前記トナー収容室に収容されたトナーを排出するためのトナー排出開口部と、
前記磁性粒子収容室に収容された磁性粒子を排出するための磁性粒子排出開口部と、
前記トナー排出開口部を開封可能に封止するための開閉部材と、
前記磁性粒子排出開口部を開封可能に封止するための開閉部材と、
を有し、画像形成装置に装着されたとき、前記トナー排出開口部は現像手段のトナー補給口に対応位置し、前記磁性粒子排出開口部は帯電手段の磁性粒子補給口に対応位置することを特徴とする現像剤・帯電用磁性粒子補給容器。
【００３４】
〈作用〉
画像形成装置の現像手段内に収納された現像剤のトナーは画像形成装置の画像出力の繰り返しにより逐次に消費されて減少していく。そこで通常の画像形成装置は現像手段内のトナー残量が所定の下限レベルに至ったことをトナー残量検知手段で検知させ、その旨の警告・表示手段を作動させている。オペレーターはその警告・表示手段が作動に基づいて、補給用トナーを収容した現像剤補給容器を画像形成装置に装着して現像剤補給容器内のトナーを現像手段に補給する操作を行う。これにより、画像形成装置を、再び現像手段内の現像剤のトナーが消費されて所定の下限レベルに減少するまで使用することができる。
【００３５】
一方、前述したように、磁気ブラシ接触帯電方式・転写方式の画像形成装置においては、画像形成を繰り返すと接触帯電部材である磁気ブラシの磁性粒子の汚染が生じ、像担持体を所望の電位にまで帯電できなくなったり、帯電ムラが生じたりしてしまい、画像不良が発生してしまう。
【００３６】
このような帯電ムラや画像不良の発生は磁気ブラシの磁性粒子の汚染が過度に進行する前に帯電手段に対しても帯電用磁性粒子を補給することで磁性粒子を用いた接触帯電部材すなわち磁気ブラシをリフレッシュさせることで防止することができる。
【００３７】
そこで本発明は、上記の現像手段に対する現像剤補給容器によるトナー補給操作に着目して、この現像剤補給容器に現像手段に補給するためのトナーを収容するトナー収容室の他に、帯電手段に補給するための磁性粒子を収容する磁性粒子収容室を具備させて、この現像剤・帯電用磁性粒子補給容器により現像手段に対するトナー補給操作のたび毎に帯電手段に対しても帯電用磁性粒子を補給することで磁性粒子を用いた接触帯電部材すなわち磁気ブラシもリフレッシュさせて、磁気ブラシの磁性粒子の耐久汚染による帯電性能の低下を長期にわたって防ぎ、常に良好な画像を得ることを可能とした。
【００３８】
【発明の実施の形態】
〈実施例１〉（図１〜図９）
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。
【００３９】
本例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、磁気ブラシ接触帯電方式、ＬＥＤ露光方式、反転現像方式のプリンターである。
【００４０】
図１において、Ａはプリンター部、Ｂはその上に搭載設置したイメージリーダー部（画像読取装置）である。
【００４１】
（１）イメージリーダー部Ｂ
イメージリーダー部Ｂにおいて、１０は固定の原稿台（ガラス等の透明板）であり、この原稿台の上面に原稿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。
【００４２】
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取ユニットである。このユニット９は、コピー開始信号が入力されると、原稿台１０の下側において該原稿台の左辺側のホームポジションから右辺側に原稿台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。
【００４３】
該ユニット９の往動駆動過程において、原稿台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。
【００４４】
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は周知の画像処理がなされてデジタル信号に変換されプリンター部Ａに送られる。
【００４５】
即ち、イメージリーダー部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）として光電読取りされる。
【００４６】
（２）プリンター部Ａ
１は第１の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をもって矢示の時計方向ａに回転駆動される。本例の感光ドラム１は直径略３０ｍｍの電荷注入帯電性・負帯電性の有機感光体であり、周速度１００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。この感光ドラム１の層構成については後述する。
【００４７】
ａ．帯電：感光ドラム１はその回転過程において帯電手段（帯電装置）としての磁気ブラシ帯電器２によりその外周面が略−６５０Ｖに一様に一次帯電処理される。磁気ブラシ帯電器２の構成については後述する。
【００４８】
ｂ．露光：そして該回転感光ドラム１の一様帯電面に対して潜像形成手段（露光手段、露光装置）としてのＬＥＤ露光器３により画像情報の走査露光がなされて、回転感光ドラム１面にはイメージリーダー部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。
【００４９】
すなわち、ＬＥＤ露光器３は感光ドラム１の主走査方向に数多のＬＥＤを配列した発光素子アレイであり、このＬＥＤ露光器３の個々のＬＥＤの発光がイメージリーダー部Ｂ側からプリンター部Ａ側に送られた画像信号に対応して選択的にＯＮ・ＯＦＦ制御され、また感光ドラム１が回転することによる副走査で、回転感光ドラム１面にはＬＥＤの発光による露光部の電位が落ち（明部電位）、非露光部の電位（暗部電位）とのコントラストにより、露光パターンに対応した静電潜像が形成されていく。
【００５０】
ｃ．現像：その回転感光ドラム１面の形成静電潜像が現像手段としての現像器４により順次にトナー像として本例の場合は反転現像されていく。この現像器４の構成については後述する。
【００５１】
ｄ．転写：一方、給紙カセット５内に積載収納されている第２の像担持体としての転写材Ｐが給紙ローラ５ａにより一枚宛繰り出されて給送され、レジストローラ５ｂ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装置６との接触ニップ部である転写部Ｔに給紙され、転写材Ｐ面に感光ドラム１面側のトナー像が静電転写される。
【００５２】
本例における転写装置６はベルト転写装置であり、無端状の転写ベルト６ａを駆動ローラ６ｂ及び従動ローラ６ｃ間に懸架し、矢印の反時計方向に感光ドラム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６ａの内側には転写帯電ブレード６ｄを備え、このブレード６ｄでベルト６ａ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部Ｔを形成させてある。
【００５３】
転写材Ｐがベルト６ａの上行側ベルト部分の上面に乗って転写部Ｔに搬送される。その搬送転写材Ｐの先端が転写部Ｔに進入する時点において転写帯電ブレード６ｄに不図示の転写バイアス印加電源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上のトナー像が順次に転写材Ｐの上面に転写されていく。
【００５４】
ｅ．定着：転写ベルト６ａは転写部Ｔから定着手段としての本例の場合は熱ローラタイプの定着器８への転写材Ｐの搬送手段を兼ねさせてあり、転写部Ｔ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６で定着器８へ搬送・導入され、トナー像の熱定着を受けてコピーもしくはプリントとして排紙トレイ１１に排出される。
【００５５】
ｆ．クリーニング：また転写材Ｐに対するトナー像転写後（転写材分離後）の回転感光ドラム１面はクリーナー（クリーニング装置）７によってドラム面に残留している転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清掃されて繰り返して画像形成に使用される。
【００５６】
本例のクリーナー７はブレードタイプであり、クリーニングブレード７２を感光ドラム１面に所定の押圧力で当接させてこのブレードのエッジ部で回転する感光ドラム１面を拭掃することで感光ドラム１面から転写残りトナー等の付着汚染物を掻き取り除去する。感光ドラム１面から掻き取られた転写残りトナー等の付着汚染物はクリーニング容器７１内に収容される。
【００５７】
（３）感光ドラム１
第１の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非晶質のシリコンを有する表面層からなるものを用いると、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。
【００５８】
本例における感光ドラム１は電荷注入帯電性・負帯電性の有機感光体であり、図２の層構成模型図のように、直径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体（アルミ基体）１ａ上に下記の第１〜第５の５つの層１ｂ〜１ｆを下から順に設けてなるものである。
【００５９】
第１層１ｂ；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。
【００６０】
第２層１ｃ；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１×１０⁶ Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ１μｍの中抵抗層である。
【００６１】
第３層１ｄ；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。
【００６２】
第４層１ｅ；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。
【００６３】
第５層１ｆ；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１ｇ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とした。
【００６４】
（４）磁気ブラシ帯電器２
図３は磁気ブラシ帯電器２の部分拡大模型図であり、本例のものはスリーブ回転タイプのものである。
【００６５】
２１は帯電器容器である。
【００６６】
２２は磁気ブラシ担持部材としての外形１６ｍｍの非磁性のスリーブ（以下、帯電スリーブと記す）であり、一部を外部に露呈させて帯電器容器２１内に回転可能に配設してある。
【００６７】
２３は磁界発生手段としてのマグネットローラであり、上記の帯電スリーブ２２内に挿入して非回転に固定して配設してあり、この固定のマグネットローラ２３の外回りを帯電スリーブ２２が、１００ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転する感光ドラム１に対してカウンター方向である矢印の時計方向に１５０ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。
【００６８】
２４は帯電器容器２ａ内に収容させた帯電用磁性粒子（以下、帯電キャリアと記す）であり、その量は帯電スリーブ２２の周面に磁気ブラシとして担持させる量に適当に余裕量を加えた量である。より具体的には本例では帯電スリーブ２２の一周分の磁気ブラシの帯電キャリア量よりも多い、４０ｇの帯電キャリアを収容させてある。
【００６９】
２５は帯電器容器２１の開口部に設けた磁気ブラシ層厚規制部材（規制ブレード）であり、帯電スリーブ２２に対して所定の僅少な隙間を存して対向させて配設してある。この規制部材２５は、帯電スリーブ２２上に該スリーブ内のマグネットローラ２３の磁界により磁気ブラシとして磁気拘束されて担持され、帯電スリーブ２２の回転に伴い回転搬送されて帯電器容器２１内から持ち出される帯電キャリアの量（磁気ブラシの層厚）を所定に規制して適正量の帯電キャリアの磁気ブラシ２４ａを形成する役目をする。
【００７０】
２６は帯電スリーブ２２に磁気拘束されて担持されている帯電キャリアの磁気ブラシから帯電キャリアを少なくとも一部剥ぎ取る帯電キャリア剥ぎ取り部材である。本例のものは帯電器容器２１内においてヒンジ部２６ａを中心に揺動自在のブレード部材であり、このブレード部材２６は例えば電磁ソレノイドやステッピングモータ等の不図示の駆動手段が不図示の制御回路で制御されることで、ブレード先端部が帯電スリーブ２２の磁気ブラシ層２４ａに接触した剥ぎ取り位置と、磁気ブラシ２４ａから非接触に逃げ離れた退避位置とに転換される。図３の（ａ）はこの帯電キャリア剥ぎ取り部材としてのブレード部材２６が帯電スリーブ２２の磁気ブラシ２４ａから非接触に逃げ離れた退避位置に転換されている状態時を示しており、常時はこの状態が保たれる。（ｂ）はブレード部材２６が磁気ブラシ２４ａに接触した剥ぎ取り位置に転換されている状態時を示している。このブレード部材２６については後述する。
【００７１】
上記の磁気ブラシ帯電器２の下側にクリーナー７を配設してあり、本例においては磁気ブラシ帯電器２の帯電器容器２１とクリーナー７のクリーニング容器７１とを上下一連に構成して帯電器容器２１とクリーニング容器７１とを連通させた形態のものにしてある。ｔａはクリーニングブレード７２により感光ドラム１面から掻き落とされてクリーニング容器７１内に収容された転写残トナー等の感光ドラム面汚染物である。
【００７２】
帯電スリーブ２２は感光ドラム１面に対して所定の僅少な隙間を存して対向させてあり、この対向隙間は磁気ブラシ２４ａの層厚よりも小さくして磁気ブラシ２４ａを感光ドラム１に接触させて感光ドラム面を磁気ブラシ２４ａで摺擦するようにしてある。気ブラシ２４ａと感光ドラム１の接触部には磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアの溜まり領域が形成される。この磁気ブラシ２４ａと感光ドラム１との接触ニップ部が帯電部位（帯電部）Ｎである。本例ではこの帯電部Ｎとしての接触ニップ部の幅を５ｍｍに設定した。
【００７３】
そして、回転駆動させた帯電スリーブ２２を介して磁気ブラシ２４ａに不図示の帯電バイアス印加電源から所定の帯電バイアスが印加され、回転する感光ドラム１面が帯電部Ｎにおいて所定の極性・電位に接触帯電処理される。本例においては、帯電バイアスとして−６５０Ｖの直流電圧を帯電スリーブ２２に印加して感光ドラム１面をほぼ−６５０Ｖに均一帯電させた。
【００７４】
磁気ブラシ２４ａを構成させる帯電キャリア２４としては、
平均粒径：１０〜１００μｍ
飽和磁化：２０〜２５０emu/cm³
抵抗：１×１０² 〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍ
のものが使用できる。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１×１０⁶ Ω・ｃｍ以上のものを用いることが好ましい。
【００７５】
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良いので、本例においては、
平均粒径：２５μｍ
飽和磁化：２００emu/cm³
抵抗：５×１０⁶ Ω・ｃｍ
の磁性粒子を用いた。また本例において用いた帯電キャリア２４は、フェライト表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったものを用いている。
【００７６】
ここで、帯電用磁性粒子の抵抗値は、底面積が２２８ｍｍ² の金属セルにキャリアを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。
【００７７】
（５）現像器４
一般的に静電潜像の現像方法は次のような４種類に大別される。
【００７８】
ａ．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）。
【００７９】
ｂ．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）。
【００８０】
ｃ．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）。
【００８１】
ｄ．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）。
【００８２】
画像の高画質化や高安定性の面からｃの２成分接触現像法が多く用いられている。
【００８３】
本例における現像器４は２成分接触現像器（２成分磁気ブラシ現像器）である。図４の拡大模型図において、４１は現像容器、４２は矢示の時計方向に回転駆動される非磁性の現像スリーブ、４３はこの現像スリーブ４２内に固定配置されたマグネットローラ、４４は現像容器４１内に収容させた、トナー粒子ｔと現像用磁性粒子（以下、現像キャリアと記す）ｃとの混合からなる２成分現像剤、４５・４６は現像剤撹拌スクリュー、４７は現像剤４４を現像スリーブ４２の表面に薄層に形成するために配置された規制ブレード、４８は補充用トナーホッパー部であり、補充用トナーｔを収容してある。
【００８４】
現像スリーブ４２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５００μｍになるように配置され、該現像スリーブ４２の面に形成された現像剤４４の薄層４４ａ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。Ｍは感光ドラム１に対する現像剤接触領域（現像部）である。
【００８５】
本例において用いた２成分現像剤４４は、トナー粒子ｔは平均粒径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１．０％、平均粒径２０ｎｍのシリカを重量比１．０％、外添したものを用い、現像キャリアｃとしては飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ³ の平均粒径３５μｍのものを用いた。
【００８６】
そして上記のトナーｔと現像キャリアｃを重量比８：９２で混合したものを現像剤４４として用いた。
【００８７】
このときの現像剤４４中のトナーｔは摩擦帯電量が約−２５×１０^-3ｃ／ｋｇであった。ここで、トナーの摩擦帯電量（トリボ電荷量）の測定方法もしくは測定装置を図５で説明する。
【００８８】
まず、摩擦帯電量を測定しようとするトナー粒子ｔと現像キャリアｃを重量比で５：９５で混合した二成分剤を５０〜１００ｍｌ容量のポリエチレン製のビンに入れ、約１０〜４０秒間手で振とうし、該二成分剤を約０．５〜１．５ｇとり、これを底に８００メッシュのスクリーン１０３のある金属製の測定容器１０２に入れて金属製の蓋１０４をする。
【００８９】
この時の測定容器１０２全体の重量を量りＷ１（ｋｇ）とする。
【００９０】
次に、吸引機１０１（測定容器１０２と接する部分は少なくとも絶縁体）において、吸引口１０７から吸引し風量調節弁１０６を調節して真空計１０５の圧力を２５０ｍｍＡｑとする。
【００９１】
この状態で充分、好ましくは２分間吸引を行い樹脂を吸引除去する。この時の電位計１０９の電位をＶ（ボルト）とする。ここで１０８はコンデンサーであり、容量をＣ（Ｆ）とする。また吸引後の測定容器１０２全体の重量を量りＷ２（ｋｇ）とする。
【００９２】
このトナーの摩擦帯電量は下式のごとく計算される。
【００９３】
樹脂の摩擦帯電量（ｃ／ｋｇ）＝Ｃ×Ｖ×１０^-3／（Ｗ１−Ｗ２）
次に、上記の現像器４を用いて２成分磁気ブラシ法により感光ドラム１上の静電潜像を顕像化する現像工程と現像剤の循環系について説明する。
【００９４】
図４において、現像スリーブ４２は現像部Ｍにおいて感光ドラム１の回転方向に対してカウンター方向である矢示の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。その回転に伴い、マグネットローラ４３のＮ２極で現像容器４１内の現像剤４４が現像スリーブ４２面に汲み上げられて搬送され、その搬送される過程において、現像スリーブ４２に対して垂直に配置された規制ブレード４７によって層厚が規制され、現像スリーブ４２上に現像剤４４の薄層４４ａが形成される。Ｓ１極は搬送極である。薄層として形成された現像剤４４ａが現像部Ｍに対応の現像極であるＮ１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中のトナーｔによって回転感光ドラム１面の静電潜像が現像部Ｍにおいてトナー像として現像される。本例においては静電潜像は反転現像される。
【００９５】
現像部Ｍを通過した現像スリーブ４２上の現像剤薄層４４ａは引き続く現像スリーブ４２の回転に伴い現像容器４１内に戻し搬送される。Ｓ２極は搬送極である。現像容器４１内に戻し搬送された現像剤薄層４４ａは同極性で隣合ったＮ３極・Ｎ２極の反発磁界によって現像スリーブ４２上から離脱して現像容器４１内の現像剤の溜りに戻される。
【００９６】
現像スリーブ４２には不図示の現像バイアス印加電源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；−４８０Ｖ
交流電圧；Ｖｐｐ＝１５００Ｖ，Ｖｆ＝３０００Ｈｚ
が印加されている。
【００９７】
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、現像器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。より具体的には、感光ドラム１の露光部の電位と非露光部の電位との間の電位のバイアス電圧を印加する。
【００９８】
このかぶり防止のための電位差をかぶり取り電位（Ｖback）と呼ぶが、この電位差によって回転感光ドラム１面の現像時に感光ドラム１面の非画像領域（非露光部）にトナーが付着するのを防止するとともに、クリーナーレスシステムの装置においては感光ドラム１面の転写残りトナーの回収も行なっている（現像同時クリーニング）。
【００９９】
現像容器４１内の現像剤４４のトナー濃度を検知する不図示のセンサによりトナー濃度が監視されており、現像剤４４内のトナーｔが潜像の現像に消費されていくことでトナー濃度が所定の濃度レベルよりも低下すると、補充用トナーホッパー部４８のトナー供給ローラ４９が駆動制御されて補充用トナーホッパー部４８内のトナーｔが現像容器４１内に補充される。現像容器４１内に補充されたトナーｔは現像剤４４中に攪拌部材４５・４６で均一に攪拌混入される。このトナー補充動作により現像容器４１内の現像剤４４のトナー濃度が常に所定のレベル範囲に維持管理される。本例においてトナーホッパー部４８は５００ｇのトナーｔを収容する容量を有している。
【０１００】
本実施例では２成分現像を採用したため現像剤４４のインダクタンスを検知してトナーｔと現像キャリアｃの混合比率をモニターし一定に保つようにトナーの補給をする。
【０１０１】
（６）トナーｔの補給及び帯電キャリア２４の補給
前述したように、現像手段である現像器４のトナーホッパー部４８内のトナーｔは現像容器４１内の現像剤４４に逐次に補給されることで消費されていく。そのトナーホッパー部４８内のトナー残量が所定の下限量にまで低下したことが不図示のトナー残量検知手段により検知され、その検知情報が不図示の制御回路に入力する。制御回路はその入力信号に基づいて不図示の警告・表示手段を作動させてオペレーターにトナーホッパー部４８へのトナー補給を促す。オペレーターはその警告・表示手段が作動に基づいてトナーホッパー部４８へのトナー補給操作を行う。これにより再びトナーホッパー部４８内のトナーが消費されて所定の下限レベルに減少するまで画像形成装置を使用することができる。
【０１０２】
一方、前述したように、磁気ブラシ接触帯電方式・転写方式の画像形成装置においては、画像形成を繰り返すと、帯電手段の接触帯電部材である磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアに汚染が生じ、像担持体である感光ドラム１を所望の電位にまで帯電できなくなったり、帯電ムラが生じたりしてしまい、画像不良が発生してしまう。このような帯電ムラや画像不良の発生は磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアの汚染が過度に進行する前に帯電手段の接触帯電部材である磁気ブラシ２４ａに対しても新しい帯電用磁性粒子を補給することで磁気ブラシ２４ａをリフレッシュさせることで防止することができる。
【０１０３】
そこで本発明は、現像手段に対する現像剤補給容器によるトナー補給操作に着目して、この現像剤補給容器に現像手段に補給するためのトナーを収容するトナー収容室の他に、帯電手段に補給するための磁性粒子を収容する磁性粒子収容室を具備させて、この現像剤・帯電用磁性粒子補給容器により現像手段に対するトナー補給操作のたび毎に帯電手段に対しても帯電用磁性粒子を補給することで磁性粒子を用いた接触帯電部材すなわち磁気ブラシもリフレッシュさせて、磁気ブラシの磁性粒子の耐久汚染による帯電性能の低下を長期にわたって防ぎ、常に良好な画像を得ることを可能とした。
【０１０４】
本実施例において、Ｃは補給容器装着部、１２はこの装着部に装着した現像剤・帯電用磁性粒子補給容器である。
【０１０５】
図６は現像剤・帯電用磁性粒子補給容器１２の斜視模型図であり、一端部側を切欠いて内部を見せている。該補給容器１２内は隔壁板１２ｇにより、現像器４のトナーホッパー部４８に補給するためのトナーｔを収容するトナー収容室１２ａと、帯電器２に補給するための帯電キャリア（帯電用磁性粒子）２４を収容する磁性粒子収容室１２ｂとに区画してある。
【０１０６】
トナー収容室１３は磁性粒子収容室１２ａよりも大きな室にして、本例の場合は５００ｇのトナーを収容させている。このトナー５００ｇはトナー消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合において約２５０００枚の出力分に、トナー消費量が１枚あたり０．１０２ｇの場合において約５０００枚の出力分に相当する。
【０１０７】
磁性粒子収容室１２ｂには本例の場合５ｇの帯電キャリア２４を収容させている。この帯電キャリア５ｇはトナー５００ｇの消費時点毎で現像器２に補給すればその都度磁気ブラシ２４ａをリフレッシシュして次のトナー５００ｇ消費時点まで実用可能とする補給量である。
【０１０８】
１２ｃはトナー収容室１２ａに収容されたトナーｔを排出するためのトナー排出開口部、１２ｄは磁性粒子収容室１２ｂに収容された帯電キャリア２４を排出するための磁性粒子排出開口部であり、どちらも補給容器１２の底面に設けてある。１２ｅはトナー排出開口部１２ｃを開封可能に封止するための開閉部材、１２ｆは磁性粒子排出開口部１２ｄを開封可能に封止するための開閉部材である。本例における開閉部材１２ｅ・１２ｆはそれぞれトナー排出開口部１２ｃと磁性粒子排出開口部１２ｄに糊付けまたは溶着して開口部を封止させたテープ部材であり、該テープ部材をそれぞれ引き剥し操作することで各開口部が開封される。
【０１０９】
補給容器装着部Ｃには、図７の（ａ）のように、現像器４のトナーホッパー部４８内に連通するトナー補給口４８ａと、帯電器２の帯電器容器２１内に連通する磁性粒子補給口２１ａを上向きに開口させてある。
【０１１０】
前記したように、現像器４のトナーホッパー部４８内のトナー残量が所定の下限量にまで低下して制御回路によりトナーの補給を促す警告・表示手段の作動がなされたら、オペレーターは補給容器装着部Ｃに残っている空の現像剤・帯電用磁性粒子補給容器１２を取り外す（図７の（ａ））。
【０１１１】
その補給容器装着部Ｃに新しい現像剤・帯電用磁性粒子補給容器１２を、開閉部材としてのテープ部材１２ｅ・１２ｆでそれぞれ封止されたトナー排出開口部１２ｃと磁性粒子排出開口部１２ｄを有している底面側を下向きにして所定に装着する。
【０１１２】
図７の（ｂ）はこの装着状態時を示しており、補給容器１２の底面側のトナー排出開口部１２ｃと磁性粒子排出開口部１２ｄがそれぞれ装着部Ｃのトナー補給口４８ａと磁性粒子補給口２１ａに対応位置する関係構成になっている。
【０１１３】
次いで現像剤・帯電用磁性粒子補給容器１２のトナー排出開口部１２ｃと磁性粒子排出開口部１２ｄをそれぞれ封止している開閉部材としてのテープ部材１２ｅと１２ｆとを順次に或は同時的に引き剥し操作することでトナー排出開口部１２ｃと磁性粒子排出開口部１２ｄをそれぞれ開封する。図７の（ｃ）はこの開封状態時を示している。
【０１１４】
補給容器１２のトナー排出開口部１２ｃが開封されることで、トナー収容室１２ａ内の補給用トナーｔがトナー補給口４８ａから現像器４のトナーホッパー部４８内に流下してトナーホッパー部４８内に補充される。
【０１１５】
また補給容器１２の磁性粒子排出開口部１２ｄが開封されることで、磁性粒子収容室１２ｂ内の５ｇの新しい補給用帯電キャリア２４が磁性粒子補給口２１ｄから帯電器２の帯電器容器２１内に流下して帯電スリーブ２２上の帯電キャリア２４の溜り部に補給される。この補給により磁気ブラシ２４ａのリフレッシュがなされる。
【０１１６】
本実施例においては、この帯電キャリア２４の補給に際しては、ブレード部材２６を図３の（ｂ）のように磁気ブラシ２４ａに接触した剥ぎ取り位置に転換させて磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアを上記の補給量にほぼ見合う量分剥ぎ取らせた。磁気ブラシ２４ａから剥ぎ取られた帯電キャリアは本例ではクリーナー７のクリーニング容器７１内に落下して収容される。ブレード部材２６は磁気ブラシ２４ａから所定量の帯電キャリアを剥ぎ取った後は帯電スリーブ２２の磁気ブラシ層２４ａから非接触に逃げ離れた退避位置に再転換させた。
【０１１７】
上記の帯電器容器２１内への帯電キャリア２４の補給動作と、磁気ブラシ２４ａからの帯電キャリアの剥ぎ取り動作により、帯電スリーブ２２上に形成担持される磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアの一部入れ替えがなされて磁気ブラシ２４ａがよりリフレッシュされ、帯電性能の低下が改善される。
【０１１８】
ブレード部材２６の揺動による磁気ブラシ２４ａからの帯電キャリアの剥ぎ取り動作は、トナーと帯電キャリアの補給操作時に実行させるシーケンスにすることもできるし、トナーと帯電キャリアの補給操作後のプリンターの再起動動作時に実行させることもできる。
【０１１９】
上記例のプリンターのように、トナー像転写後（転写材分離後）の回転感光ドラム１面に残留の転写残りトナー等の汚染物を除去するクリーナー７を備えた画像形成装置であっても、現像剤の微粉や外添剤等の微粒径の粉体は転写材に転写されにくくて感光ドラム１面に残留しやすく、またクリーニング手段もすり抜けやすい。
【０１２０】
そのため、そのすり抜けた粒子やトナー粒子が引き続く感光ドラム１の回転に伴い帯電部Ｎに持ち運ばれて磁気ブラシ帯電器２の接触帯電部材である磁気ブラシ２４ａとの摺擦によって磁気ブラシ２４ａ中に混入する。
【０１２１】
磁気ブラシ２４ａ中に混入したトナーは磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアとの摩擦帯電によって正規の帯電極性（本実施例においてはネガ極性）に揃えられ、磁気ブラシ２４ａから感光ドラム１上に再び吐き出される（印加バイアスよりも帯電電位の方が若干低くなるため）。このようにして磁気ブラシ２４ａから感光ドラム１上に吐き出されたトナーは現像部Ｍに至り現像行程時にかぶり取り電位（Ｖback）によって現像器４に現像同時回収され再利用される。
【０１２２】
以上のような行程で画像出力を行うと、磁気ブラシ帯電器２の接触帯電部材である磁気ブラシ２４ａにクリーナー７をすり抜けたトナーを一時的に回収し、再び感光ドラム１に戻すため、長期の耐久を行ううちには、磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアとトナーや外添剤との摺擦によって、磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアにトナーの融着や外添剤の付着等が発生し（耐久による帯電キャリアの汚染）、帯電キャリアの抵抗をアップさせて、帯電性能の低下による画像不良が発生する。
【０１２３】
ここで、図８は、磁気ブラシ帯電器２の１０万枚の耐久に伴う帯電性能△Ｖ（飽和電位と１周目で帯電できる電位の差）の変動を示したものである。帯電性能△Ｖは小さければ小さいほど帯電性が良いことを示しており、１周目で所望の帯電電位に近い値まで帯電できれば、前周の履歴を残すことなく均一な帯電が行えていることになる。
【０１２４】
図８において（ａ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合、（ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合であり、画像比率を変えて帯電性能の変動を調べている。何れの場合も現像器２のトナーホッパー部４８にトナーが無くなる度にトナー補給はするが、帯電器２への帯電キャリアの補給入れ替えは行なわない。したがって何れの場合も磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアの耐久汚染が進行していく。
【０１２５】
図８の（ａ）と（ｂ）の対比からもわかるように、帯電性能の低下は、枚数依存だけではなく、トナーの消費量が多いほど早く低下している。
【０１２６】
このことから、帯電性を維持するために磁気ブラシ帯電器２の接触帯電部材としての磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアの抵抗アップ防止を行うには、耐久枚数に応じた対策だけでなく、トナーの消費量に応じた対策が必要であることがわかる。
【０１２７】
そこで本実施例においては、前述したように、５００ｇのトナーｔを収容させたトナー収容室と、５ｇの帯電キャリア２４を収容させた磁性粒子収容室とを具備させた現像剤・帯電用磁性粒子補給容器１２を構成して、この補給容器１２により、現像器２のトナーホッパー部４８に対するトナー補給操作のたび毎に帯電器２に対しても少量ずつ帯電キャリアを補給して入れ替えていくことにより磁気ブラシ２４ａのリフレッシュがなされて、帯電性能の低下が著しく改善された。帯電キャリアの入れ替えに際しては前述したようにトナー補給に合わせて、帯電器２内の磁気ブラシ２４ａの帯電キャリア２４を剥ぎ取り部材２６によって適量剥ぎ取り、クリーニング容器７１内に回収し、同時に補給容器１２内の帯電キャリア２４を供給している。
【０１２８】
ここで、図９は図８と同様に１０万枚の耐久に伴う帯電性能△Ｖの変動を示したものであり、
（ａ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合（図８の（ａ）と同じ）
（ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合で、本実施例のようにトナー補給に伴い帯電キャリアの補給入れ替えを行った場合
（ｃ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合（図８の（ｂ）と同じ）
（ｄ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇ場合で、本実施例のようにトナー補給に伴い帯電キャリアの補給入れ替えを行った場合である。
【０１２９】
図９の結果から、（ａ）・（ｃ）に比べて（ｂ）・（ｄ）は、１０万枚時点でもほとんど帯電性能が変動していないことが確認できた。
【０１３０】
このように、現像器４に対するトナーの補給に合わせて、帯電器２に対する帯電キャリアの補給入れ替えを行うことにより、磁気ブラシ２４ａの帯電キャリア表面に対するトナー樹脂の融着や外添剤の付着による抵抗値アップを防止し抵抗値を一定に保つことにより磁気ブラシ帯電器２の帯電性能を維持することが可能となった。
【０１３１】
〈実施例２〉（図１０・図１１）
本実施例は上述の実施例１のプリンターにおいてクリーナー７を除去してクリーナーレスシステムのプリンターにした。図１０はこのクリーナーレスシステムのプリンターの概略構成模型図である。クリーナー７が無い以外の装置構成は実施例１のプリンターと同様であるので再度の説明は省略する。
【０１３２】
本実施例において用いたクリーナーレスシステムについて簡単に説明すると、トナー像転写の際に転写材Ｐに行かずに感光ドラム１上に残ってしまった転写残トナーは、磁気ブラシ帯電器２の接触帯電部材である磁気ブラシ２４ａによって回収され、磁気ブラシ２４ａ中の帯電キャリアとの摩擦帯電及び印加バイアスの影響によって−極性に帯電され、感光ドラム１上に吐き出される。吐き出された−極性のトナーは現像器４に現像同時回収され再利用される。
【０１３３】
この現像同時回収は現像時のかぶりとり電位Ｖbackを利用している。通常現像工程においては、現像器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。このかぶり防止のための電位差をかぶり取り電位Ｖbackと呼ぶが、この電位差によって現像時に感光ドラム面の非画像領域にトナーが付くのを防止するのとともに、クリーナーレス装置においては転写残りトナーの回収も行なっている。
【０１３４】
このクリーナーレスシステムにおいて感光ドラムの帯電手段は必ずしも磁気ブラシ帯電器に限られるものではないが、例えば導電性ローラを用いた帯電器の場合には比表面積が少ないため表面にトナーが付着するとその部分は帯電不良となってしまい、またコロナ帯電器を用いた場合にはトナーがあっても帯電は行えるが、放電性生物等が付着しやすい点や転写効率が低下した場合など、転写残トナーのパターンで残るため、像露光が遮られたり、現像部での回収不良が発生したりする。
【０１３５】
これに対して、磁気ブラシ帯電器２を用いた場合には比表面積が大きいため、トナーが多少混入しても帯電性は大きくは低下しない（融着の場合は低下する）ことに加えて、転写残トナーを一度回収し吐き出すため、転写残トナーの残り方が非パターン化されるため転写効率が低下した場合も像露光の遮光や現像での回収不良が発生しにくい。
【０１３６】
このようなクリーナーレス装置を用いた場合には、磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアの抵抗値の上昇が、クリーナーがある装置に場合に比べて顕著となり、本発明の効果は特に大きい。
【０１３７】
本実施例においても実施例１のプリンターと同様に、５００ｇのトナーｔを収容させたトナー収容室と、５ｇの帯電キャリア２４を収容させた磁性粒子収容室とを具備させた現像剤・帯電用磁性粒子補給容器１２を構成して、この補給容器１２により、現像器２のトナーホッパー部４８に対するトナー補給操作のたび毎に帯電器２に対しても少量ずつ帯電キャリアを補給して入れ替えていくことにより磁気ブラシ２４ａのリフレッシュがなされて、帯電性能の低下が著しく改善された。帯電キャリアの入れ替えに際しては前述したようにトナー補給に合わせて、帯電器２内の磁気ブラシ２４ａの帯電キャリア２４を剥ぎ取り部材２６によって適量剥ぎ取り、クリーニング容器７１内に回収し、同時に補給容器１２内の帯電キャリア２４を供給している。
【０１３８】
ここで、図１１は磁気ブラシ帯電器２の１０万枚の耐久に伴う帯電性能△Ｖの変動を示したものであり、
（ａ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合
（ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合で、本実施例のようにトナー補給に伴い帯電キャリアの補給入れ替えを行った場合
（ｃ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合
（ｄ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合で、本実施例のようにトナー補給に伴い帯電キャリアの補給入れ替えを行った場合である。
【０１３９】
図１１の結果から、（ａ）・（ｃ）に比べて（ｂ）・（ｄ）は、１０万枚時点でもほとんど帯電性能が変動していない。
【０１４０】
このように、現像器４に対するトナーの補給に合わせて、帯電器２に対する帯電キャリアの補給入れ替えを行うことにより、クリーニング手段を具備しないクリーナーレス装置においても、磁気ブラシ２４ａの帯電キャリア表面に対するトナー樹脂の融着や外添剤の付着による抵抗値アップを防止し抵抗値を一定に保つことにより磁気ブラシ帯電器２の帯電性能を維持することが可能となった。
【０１４１】
〈実施例３〉（図１２・図１３）
実施例１や同２においては、感光ドラム１として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を用いたが、本実施例においては感光ドラム１としてアモルファファスシリコン感光体を使用した。
【０１４２】
その他のプリンター構成は実施例１や同２のプリンターと同様であるので再度の説明を省略する。
【０１４３】
アモルファスシリコン感光体は上記の有機感光体と同様に注入帯電が可能な感光体であるが、誘電率が有機感光体が３〜４程度であるのに対して、アモルファスシリコン感光体は１１〜１２程度と大きいため、帯電時に必要なドラム電流量が大きくなる。
【０１４４】
このため、耐久初期は有機感光体とほぼ同等の帯電性能が得られているが、接触帯電部材としての磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアの抵抗がアップすると帯電性能が急激に低下する。
【０１４５】
そこで本実施例においては、実施例１のようにクリーナー７を有するプリンターの場合には現像剤・帯電用磁性粒子補給容器１２の磁性粒子収容室１２ｂには７ｇの帯電キャリア２４を収容させた。また実施例２のようにクリーナーレスのプリンターの場合には現像剤・帯電用磁性粒子補給容器１２の磁性粒子収容室１２ｂには１５ｇの帯電キャリア２４を収容させた。トナー収容室１２ａへのトナーｔの収容量はどちらの場合も５００ｇである。
【０１４６】
このような現像剤・帯電用磁性粒子補給容器１２により、現像器２のトナーホッパー部４８に対するトナー補給操作のたび毎に帯電器２に対しても少量ずつ帯電キャリアを補給して入れ替えていくことによりアモルファスシリコン感光体の場合においても磁気ブラシ２４ａのリフレッシュがなされて、帯電性能の低下が著しく改善された。帯電キャリアの入れ替えに際しては前述したようにトナー補給に合わせて、帯電器２内の磁気ブラシ２４ａの帯電キャリア２４を剥ぎ取り部材２６によって適量剥ぎ取り、クリーニング容器７１内に回収し、同時に補給容器１２内の帯電キャリア２４を供給している。
【０１４７】
ここで、図１２は、感光ドラム１としてアモルファスシリコン感光体を用い、クリーナー７を具備したプリンターについて、磁気ブラシ帯電器２の１０万枚の耐久に伴う帯電性能△Ｖの変動を示したものであり、
（ａ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合、
（ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合で、本実施例のようにトナー補給に伴い帯電キャリアの入れ替えを行った場合
（ｃ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合、
（ｄ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合で、本実施例のようにトナー補給に伴い帯電キャリアの補給入れ替えを行った場合である。
【０１４８】
また、図１３は、感光ドラム１にアモルファスシリコン感光体を用い、クリーナーレスのプリンターについて、１０万枚の耐久に伴う帯電性能△Ｖの変動を示したものであり、
（ａ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合、
（ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合で、本実施例のようにトナー補給に伴い帯電キャリアの入れ替えを行った場合
（ｃ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合、
（ｄ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合で、本実施例のようにトナー補給に伴い帯電キャリアの入れ替えを行った場合である。
【０１４９】
このように、現像器４に対するトナーの補給に合わせて、帯電器２に対する帯電キャリアの補給入れ替えを行うことにより、アモルファスシリコンを感光体として用いた場合においても、磁気ブラシ２４ａの帯電キャリア表面に対するトナー樹脂の融着や外添剤の付着による抵抗値アップを防止し抵抗値を一定に保つことにより磁気ブラシ帯電器２の帯電性能を維持することが可能となった。
【０１５０】
〈実施例４〉（図１４）
実施例１・同・同３の各プリンターにおいては、帯電バイアスとして−６５０Ｖの直流バイアスを磁気ブラシ帯電器２の帯電スリーブ２２に印加することにより感光ドラム１の帯電を行ったが、本実施例においては帯電バイアスとして、上記直流バイアスに対して、さらに１０００ＨＺ、７００Ｖの交番電圧を重畳したＤＣ＋ＡＣバイアスを磁気ブラシ帯電器２の帯電スリーブ２２に印加することにより感光ドラム１の帯電を行った。
【０１５１】
帯電バイアスに交番電圧を重畳することにより帯電性が向上することに加えて、例えば実施例２のようにクリーナーレス装置の場合には、転写残りトナーの磁気ブラシへの回収及び吐き出しの効率が向上する。
【０１５２】
図１４は、実施例２と同様のプリンター構成で、磁気ブラシ帯電器２の帯電スリーブ２２に印加する帯電バイアスを上記の交番電圧を印加したＤＣ＋ＡＣバイアスとした場合の、磁気ブラシ帯電器２の１０万枚の耐久に伴う帯電性能△Ｖの変動を示したものである。
【０１５３】
本実施例においては、帯電バイアスを交番電圧を印加したＤＣ＋ＡＣバイアスとすることにより帯電性能が向上したため、補給容器１２内はトナーが５００ｇ、帯電キャリアが５ｇ収容されおり、トナーの補給に合わせて、少量ずつ帯電キャリアを補給入れ替えしている。
【０１５４】
図１４において、
（ａ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合、
（ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合で、本実施例のようにトナー補給に伴い帯電キャリアの補給入れ替えを行った場合
（ｃ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合、
（ｄ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合で、本実施例のようにトナー補給に伴い帯電キャリアの入れ替えを行った場合である。
【０１５５】
このように、帯電バイアスに交番電圧を重畳した場合、帯電性能が向上するため直流バイアスのみを印加した場合よりも、帯電キャリアの補給入れ替え量を減らすことができる。
【０１５６】
〈その他〉
１）各実施例においては、現像器４を、トナー粒子ｔと帯電キャリアｃを混合した２成分現像剤を用いた２成分現像器としたが、現像器４は２成分現像器に限られるものではなく、１成分現像器等すべての現像方法において可能である。
【０１５７】
反転現像方式でも、正規現像方式でもよい。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。
【０１５８】
また、現像剤中のトナー粒子としては粉砕トナー等においても可能であるし、更に好ましくは、重合トナーを用いた場合には、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他の現像方法においても転写残りトナーの充分な回収効果が得られる。
【０１５９】
２）トナーの補給量や帯電キャリアの補給量について、各実施例の量はごく一例であり、トナーの補給に合わせて帯電キャリアを補給することによりすべての場合で効果が得られた。
【０１６０】
３）また、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、耐久性向土のためには充分な効果が得られる。
【０１６１】
４）磁気ブラシからの帯電キャリアの剥ぎ取り手段は実施例のブレード部材２６に限られず任意の手段構成にすることができる。
【０１６２】
更に、各実施例においては帯電キャリアの補給に伴い、使用した帯電キャリアを磁気ブラシから適量剥ぎ取ったが、実質的に全てを剥ぎ取って全て新しい帯電キャリアに入れ替えてもよい。また例えば感光体への付着等で帯電キャリアの減少が顕著な場合には、必ずしも剥ぎ取りを行う必要はない。
【０１６３】
５）また、帯電器２の構成についても各実施例では、内部に固定マグネットを配し、回転可能な非磁性スリーブの回転によって帯電キャリアを搬送したが、このような構成に限られるものではなく、マグネット自体が回転する構成など、帯電キャリアを用いた接触帯電において、トナーの消費量に対応して帯電キャリアの供給を行う帯電器のすべてを含んでいる。
【０１６４】
６）接触帯電部材に対する帯電バイアス印加をＡＣバイアス印加方式で行なう場合の交流バイアス成分の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。また、交流バイアスは、例えば直流電源を周期的にＯＮ・ＯＦＦすることによって形成された矩形波の電圧を含む。この時交流バイアスを制御するとは、そのピーク間電圧を制御すればよい。このように、交流バイアスは、周期的にその電圧値が変化するようなバイアスが使用できる。
【０１６５】
現像器に印加する現像バイアスに交流バイアス成分を含ませる場合のその交流バイアスについても上記と同様である。
【０１６６】
７）像担持体の帯電面に対する情報書き込み手段としての画像露光手段は、実施形態例のようなＬＥＤ露光手段に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光手段や、レーザー走査露光手段、蛍光灯等の発光素子と液晶シャッタ等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであればよい。
【０１６７】
像担持体は静電記録誘電体などであってもよい。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【０１６８】
８）転写方法としてはローラ転写、ブレード転写、コロナ放電転写などであってもよい。転写ドラムや転写ベルトなどの中間転写体を用いて、単色画像形成ばかりでなく多重転写等により多色、フルカラー画像を形成する画像形成装置にも適用可能である。
【０１６９】
９）像担持体、帯電器、現像器等の任意のプロセス機器を画像形成装置本体に対して一括して着脱交換自在のプロセスカートリッジ着脱式の装置構成のものにすることもできる。
【０１７０】
１０）像担持体としての電子写真感光体や静電記録誘電体を回動ベルト型にし、これに帯電・潜像形成・現像の工程手段により所要の画像情報に対応したトナー像を形成させ、そのトナー像形成部を閲読表示部に位置させて画像表示させ、像担持体は繰り返して表示画像の形成に使用する画像表示装置（ディスプレイ装置）もある。本発明の画像形成装置にはそのような画像表示装置も含む。
【０１７１】
【発明の効果】
以上説明したように、磁気ブラシ接触帯電方式・転写方式の画像形成装置において接触帯電部材である磁気ブラシの帯電性能の低下は、トナーの消費に伴う帯電用磁性粒子（帯電キャリア）へのトナー融着や外添剤付着が主要因であるため、本発明のように、現像手段に対する現像剤補給容器によるトナー補給操作に着目して、この現像剤補給容器に現像手段に補給するためのトナーを収容するトナー収容室の他に、帯電手段に補給するための磁性粒子を収容する磁性粒子収容室を具備させて、この現像剤・帯電用磁性粒子補給容器により現像手段に対するトナー補給操作のたび毎に帯電手段に対しても帯電用磁性粒子を補給することで磁性粒子を用いた接触帯電部材すなわち磁気ブラシもリフレッシュさせて、磁気ブラシの磁性粒子の耐久汚染による帯電性能の低下を長期にわたって防ぎ、常に良好な画像を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の画像形成装置の概略構成模型図
【図２】感光ドラムの層構成模型図
【図３】帯電器の構成模型図
【図４】現像器の構成模型図
【図５】トナーの帯電量測定に用いた測定器具の説明図
【図６】現像剤・帯電用磁性粒子補給容器の切欠き斜視模型図
【図７】トナーと帯電キャリアの補給操作説明図
【図８】磁気ブラシの帯電キャリアの耐久に伴う汚染による帯電性能の変動を表すグラフ
【図９】実施例１における各種条件での耐久に伴う帯電性能の変動を表すグラフ
【図１０】実施例２の画像形成装置（クリーナーレス）の概略構成模型図
【図１１】実施例２における各種条件での耐久に伴う帯電性能の変動を表すグラフ
【図１２】実施例３における各種条件での耐久に伴う帯電性能の変動を表すグラフ（その１）
【図１３】実施例３における各種条件での耐久に伴う帯電性能の変動を表すグラフ（その２）
【図１４】実施例４における各種条件での耐久に伴う帯電性能の変動を表すグラフ
【図１５】画像形成装置の一例の概略構成模型図
【符号の説明】
Ａ・・プリンター部、Ｂ・・イメージスキャナー部、Ｃ・・補給容器装着部、１・・感光ドラム（像担持体）、２・・磁気ブラシ帯電器、３・・ＬＥＤ露光手段、４・・現像器、５・・給紙カセット、６・・転写ベルト装置、７・・クリーナー、８・・定着器、１２・・現像剤・帯電用磁性粒子補給容器

Claims

磁性粒子を用いた接触帯電部材によって像担持体に帯電を施す帯電手段と、該像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像を現像剤によって現像しトナー像を形成する現像手段と、該トナー像を転写材に転写する転写手段を有し、像担持体は繰り返して作像に使用する画像形成装置において、
前記現像手段と前記帯電手段は画像形成装置に装着される現像剤・帯電用磁性粒子補給容器によりそれぞれトナーの補給と帯電用磁性粒子の補給を受け、該現像剤・帯電用磁性粒子補給容器は、
前記現像手段に補給するためのトナーを収容するトナー収容室と、
前記帯電手段に補給するための帯電用の磁性粒子を収容する磁性粒子収容室と、
前記トナー収容室に収容されたトナーを排出するためのトナー排出開口部と、
前記磁性粒子収容室に収容された磁性粒子を排出するための磁性粒子排出開口部と、
前記トナー排出開口部を開封可能に封止するための開閉部材と、
前記磁性粒子排出開口部を開封可能に封止するための開閉部材と、
を有し、画像形成装置に装着されたとき、前記トナー排出開口部は現像手段のトナー補給口に対応位置し、前記磁性粒子排出開口部は帯電手段の磁性粒子補給口に対応位置することを特徴とする画像形成装置。
現像剤・帯電用磁性粒子補給容器の磁性粒子収容室から帯電手段に磁性粒子を補給する際には、接触帯電部材の使用された磁性粒子の少なくとも一部は剥ぎ取られることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
像担持体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段がトナー像を転写材に転写した後に像担持体に残留した残トナー粒子を回収するクリーニング手段も兼ねることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
接触帯電部材に印加されるバイアスは、直流バイアスに交番電圧が重畳されたものであることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の画像形成装置。
像担持体が表面に１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・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ないし４の何れかに記載の画像形成装置。
像担持体は、有機感光体表面に１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・ｃｍの材質からなる表面層を有することを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の画像形成装置。
像担持体はアモルファスシリコンの材質からなることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の画像形成装置。
画像形成装置に装着され、現像手段と磁性粒子を用いた帯電手段にそれぞれトナーと帯電用の磁性粒子を供給するための現像剤・帯電用磁性粒子補給容器であり、
現像手段に補給するためのトナーを収容するトナー収容室と、
帯電手段に補給するための磁性粒子を収容する磁性粒子収容室と、
前記トナー収容室に収容されたトナーを排出するためのトナー排出開口部と、
前記磁性粒子収容室に収容された磁性粒子を排出するための磁性粒子排出開口部と、
前記トナー排出開口部を開封可能に封止するための開閉部材と、
前記磁性粒子排出開口部を開封可能に封止するための開閉部材と、
を有し、画像形成装置に装着されたとき、前記トナー排出開口部は現像手段のトナー補給口に対応位置し、前記磁性粒子排出開口部は帯電手段の磁性粒子補給口に対応位置することを特徴とする現像剤・帯電用磁性粒子補給容器。