JPH0943969A

JPH0943969A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0943969A
Application number: JP7198819A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Yano; 秀幸矢野; Masato Yoshioka; 真人吉岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-08-03
Filing date: 1995-08-03
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電磁気ブラシから脱落した磁性粒子の現像
手段への混入を防止させるとともに、転写残トナーが帯
電磁気ブラシ内に混入しないようにする。【解決手段】マグネットロール２ａを介して磁性粒子
２ｃを担持させた帯電磁気ブラシ２によって感光ドラム
１に帯電を行った後に、この感光ドラム１の被帯電面に
露光手段４により静電潜像を形成させる。次いで、静電
潜像の形成により電荷の抜けたところに現像バイアスの
助けを借りて潜像電荷と同極性のトナーを付着させる反
転現像を非磁性現像剤により行う。この際現像器５に
は、非磁性の現像スリーブ５ａが備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザビ
ームプリンタなどの電子写真装置に設けられ、被帯電体
に接触させて直接注入帯電を行う画像形成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の帯電装置として
は、非接触帯電器や接触帯電器などが実用化されてい
る。特に、非接触帯電器としてのコロナ帯電器は均一帯
電を行うための構成が比較的簡単に得られるために、初
期の段階から実用化され、最も多く普及している。

【０００３】コロナ帯電器は、直径１００μｍ程度の細
いワイヤに４〜６ｋＶもの高電圧を印加して、ワイヤの
回りの空気をイオン化して感光体に付着させるいわゆる
放電現象を利用して感光体上を帯電させるものである。
しかし、コロナ帯電器は、放電を励起するために高電圧
が必要であることや、オゾンの発生量を減らすのが困難
であることから、近年は低速の画像形成装置において、
帯電部材として帯電ローラ、帯電ブラシなどを使用した
接触帯電器がコロナ帯電器に代わって主流になりつつあ
る。

【０００４】この接触帯電器は、帯電部材と感光体との
間に微小なギャップを存在させ、このギャップに放電を
励起させることによって感光体を均一に帯電させるもの
である。接触帯電器は、印加電圧が直流電圧のみの場
合、放電閾値と呼ばれる約５００Ｖの帯電開始電圧を印
加するまでは放電が起こらず、感光体は帯電されない。
そして、感光体は、帯電開始電圧以上の印加電圧を帯電
部材に印加することにより帯電が開始され、その後の表
面電位は印加電圧の増加分だけ上昇する。

【０００５】このように帯電部材に直流電圧のみを印加
する手法をＤＣ帯電法と称するが、感光体にさらに厳密
な帯電の均一性が要求される場合や、印加電圧と帯電電
位との間の電位収束性を向上させたい場合には、感光体
の所望の帯電電位に相当する直流電圧に、ピーク間電圧
２０００Ｖ程度の交流電圧を重畳するいわゆるＡＣ帯電
法を使用している。

【０００６】ところで、従来の接触帯電器は、帯電ロー
ラや帯電ブラシなどの帯電部材を使用した場合に、帯電
部材と感光体との間に十分な帯電ニップ部が確保できな
いため、帯電ローラにおいては製造時の外径精度の振れ
や欠陥などが即帯電不良につながることになる。また、
帯電ブラシにおいてはへたりや抜けなどが発生すると、
帯電部材と感光体との間のギャップが広がってしまい放
電が起きなくなり、やはり帯電不良を起こすという問題
が生じる。

【０００７】さらに、帯電ローラや帯電ブラシは、長期
間の使用によってトナーなどの汚れが付着し、その部分
の抵抗値が上昇して帯電不良が発生するという問題もあ
る。

【０００８】このため、接触帯電方式においても感光体
との間に形成される帯電ニップ部を適正に確保する帯電
部材が望まれており、このような要求から磁気ブラシを
使用した帯電装置が研究開発されている。

【０００９】また、上述の接触帯電器は、放電を利用し
て感光体を帯電させているので、感光体の表面を劣化さ
せ易いという問題がある。具体的には、感光体の放電劣
化により局部的に削れた部分にトナーなどが融着して画
像欠陥を引起こしたり、全体的に感光体の削れ量が非常
に大きくなり、感光体の寿命が短くなったりするという
問題があった。

【００１０】さらに、使用環境の変化や削れによる感光
体の膜厚の減少に伴って放電閾値が変化し、印加電圧を
一定にしても帯電電位が変化してしまう。加えて、交流
帯電を行った場合には交流電圧によって帯電音が発生す
るなどの問題も生じる。

【００１１】このような放電現象を利用した接触帯電器
に起因する問題点を解決するために、感光体へ直接電荷
を注入する帯電装置が考えられている。

【００１２】この帯電装置は、感光体表面のトラップ準
位などに接触導電部材から直接電荷を注入するものであ
って、この場合の接触導電部材が接触する感光体には、
帯電の均一性を維持するために特開平７−５７４８号公
報に開示されるように１０¹⁰〜１０¹⁴Ω・cmの抵抗値を
有する電荷注入層が設けられている。

【００１３】感光体は、電荷注入層の抵抗値が１０¹⁰〜
１０¹⁴Ω・cmより低いと、表面の静電潜像を保持でき
ず、電荷が横流れを起こしてしまい、画像のぼけや流れ
が発生する。逆に抵抗値が１０¹⁴Ω・cmより高いと、電
荷注入特性が悪化してしまう。

【００１４】しかし、直接電荷注入帯電方式は、接触導
電部材と感光体との静電容量によって形成されるＣＲ回
路に充電を行うことと等価と考えられるので、従来の放
電を利用した帯電方式とは異なり、感光体表面に電荷を
充電させるために、十分な帯電時間が必要となる。

【００１５】また、帯電時間は、ＣＲ回路の時定数Ｃ・
Ｒによって決まる。そのために感光体表面に電荷を充電
させるだけの十分な帯電時間を有効に確保するには、帯
電ニップ幅を大きくしたり、接触導電部材の抵抗値を小
さくしたり、感光体の静電容量を小さくしたりする必要
がある。一方、接触導電部材は、感光体の表面にピンホ
ールが発生している場合に、ピンホールへ過電流が集中
するのを防止するため、および十分な帯電電流を流す必
要があるために、必要以上に抵抗値を小さくすることは
できず、１０⁴ 〜１０⁷ Ω・cmの範囲にする必要があ
る。また、感光体の静電容量も材料が限定されているた
めに、無制限に感光体膜厚を厚くすることができず、自
ずから決まってしまう。

【００１６】したがって、良好な帯電を行うためには、
帯電ニップ部を大きくする必要があり、感光体に傷を付
けずに大きなニップ幅を持って接触するためには、接触
導電部材として磁気ブラシを用いた帯電装置が望まし
い。

【００１７】このように、放電を利用した帯電装置にお
いても、直接電荷注入帯電装置においても、良好な帯電
面を得るためには磁気ブラシを用いた帯電装置とするこ
とが有効である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気ブ
ラシを用いた帯電装置は、磁気ブラシから漏れた磁性粒
子が現像器に混入してトナーのトリボを低下させたり、
現像スリーブ表面に厚く付着したりしてしまいトナーの
コートができなくなるなどの弊害を引き起こしていた。

【００１９】また、現像後の転写残トナーは、普通、ク
リーニング装置により感光体上から除去されるが、除去
されたクリーニング装置を通過してしまった転写残トナ
ーが磁気ブラシの帯電装置中に混入すると、磁気ブラシ
を構成する磁性粒子間の導電経路が遮断され、これによ
って帯電不良が発生するという問題が生じていた。

【００２０】そこで、本発明は、上記の問題点を解決す
るためになされたもので、帯電磁気ブラシから脱落した
磁性粒子の現像器への混入、および転写残トナーの帯電
磁気ブラシ内への混入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。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る画像形成装置は、像担持体に、正負
いずれかの電圧が印加されるマグネットにより半導電性
の磁性粒子を担持させる帯電部材により帯電を行う帯電
装置と、該帯電装置によって帯電された前記像担持体の
被帯電面に静電潜像を形成させる露光手段と、該被帯電
面に形成された静電潜像を現像する現像手段とを備えた
ものであって、前記現像手段は、非磁性の現像スリーブ
を備えるとともに、静電潜像の形成により電荷の抜けた
ところに現像バイアスの助けを借りて潜像電荷と同極性
のトナーを付着させる反転現像方式による現像手段であ
り、かつ現像に用いられる現像剤は、非磁性現像剤であ
ることを特徴する。

【００２２】例えば、前記帯電部材は、帯電磁気ブラシ
である。

【００２３】好ましくは、前記帯電磁気ブラシは、固定
マグネットロールを内包させた帯電スリーブに磁性粒子
を担持させて構成され、前記固定マグネットロールを回
転させて前記磁性粒子を摺擦するとともに、前記固定マ
グネットロールに電圧を印加し、前記磁性粒子を介して
前記像担持体の被帯電面を帯電する。

【００２４】また好ましくは、前記帯電磁気ブラシは、
多極マグネットロールの表面に磁性粒子を担持させて帯
電磁気ブラシを構成し、前記多極マグネットロールを回
転させて前記磁性粒子を摺擦するとともに、該多極マグ
ネットロールに電圧を印加し、前記磁性粒子を介して前
記像担持体の被帯電面を帯電する。

【００２５】一例として、前記非磁性現像剤は、一成分
現像剤である。

【００２６】さらに好ましくは、前記像担持体は、表面
に電荷注入層を設け、該電荷注入層の抵抗値が１０¹⁰〜
１０¹⁴Ω・cmであり、かつ前記帯電磁気ブラシは、前記
磁性粒子の抵抗値が１０⁴ 〜１０⁷ Ω・cmである。

【００２７】また一例として、前記電荷注入層は、絶縁
性のバインダー中に導電性の酸化錫粒子が分散されてい
る。

【００２８】さらに好ましくは、前記像担持体は、ａ−
Ｓｉ感光体であり、該ａ−Ｓｉ感光体を使用して前記露
光手段によって投影される原稿上の画像を、静電潜像に
変換する。

【００２９】〔作用〕上記の構成に基づいて、マグネッ
トを介して半導電性の磁性粒子を担持させた帯電部材に
よって像担持体に帯電を行った後に、該像担持体の被帯
電面に露光手段により静電潜像を形成させる。次いで、
静電潜像の形成により電荷の抜けたところに現像バイア
スの助けを借りて潜像電荷と同極性のトナーを付着させ
る反転現像を非磁性現像剤により行う。この際現像手段
には、非磁性の現像スリーブが備えられている。

【００３０】換言すると、本発明の画像形成装置は、マ
グネットにより磁性粒子を担持している帯電部材におい
て、磁性粒子と現像手段との間に働く静電気力と磁気力
とを最小限にとどめて帯電部材から脱落した磁性粒子の
現像手段への混入を防止するようにしたものである。

【００３１】すなわち、従来一般に使用していた一成分
磁性トナー若しくは二成分現像剤による現像方式では、
トナーの搬送・保持にマグネットを使用している。一般
的には固定マグネットロールを内包した回転可能な非磁
性の現像スリーブ表面に、または回転可能な多極マグネ
ットロール表面に、磁性トナーまたは磁性キャリアとト
ナーとからなる現像剤を担持し、このトナーによって像
担持体に形成された静電潜像を現像するわけであるが、
現像手段にマグネットロールを備えている以上、接触現
像または非接触現像にかかわらず、像担持体の表面に付
着している磁性粒子は現像手段内に引き寄せられる力を
受ける。そのため、帯電部材から脱落した磁性粒子は磁
気力によって現像手段内に混入する。

【００３２】また、前記像担持体が負帯電性のものであ
れば、前記マグネットロールにはマイナス極性のバイア
スを印加し、これにより前記像担持体を帯電させてい
る。しかし、磁性粒子は、中抵抗領域の抵抗値であるた
め、帯電部材から受けたマイナスの電荷を保持してい
る。

【００３３】したがって、正規現像方式によって現像を
行う場合には、図２（ｂ）に示すように現像バイアス電
位と像担持体の表面電位との間の電位コントラストは、
常にマイナスに帯電している磁性粒子を像担持体から現
像手段内に引き寄せる方向に力が作用する。

【００３４】一方、本発明の必須要件である反転現像方
式によって現像を行う場合には、マイナスに帯電してい
る磁性粒子を像担持体から現像手段に引き寄せる電位コ
ントラストは、図２（ａ）に示すように一般的に反転コ
ントラストと呼ばれている比較的小さい電位差であるた
め、磁性粒子が現像手段内に電気的に引き寄せられる力
は小さい。

【００３５】したがって、帯電部材から脱落して像担持
体上に付着している磁性粒子が現像手段内へ混入してし
まうのを防止するために、磁気力を作用させない非磁性
現像剤を現像に用いるとともに、静電気力を小さくさせ
るために、反転現像方式を用いることが有効であり、こ
れにより帯電部材にとして例えば帯電磁気ブラシを用い
ることにより帯電の均一性、像担持体の長寿命化などの
効果を十分に引き出すことができるようになる。

【００３６】また、クリーニング手段をすり抜けて帯電
部材中に混入するトナーに関しても、磁性トナーは帯電
部材のマグネットに拘束されてしまうが、非磁性トナー
では帯電部材から容易に除去することが可能になる。さ
らに、反転現像方式では、帯電部材に印加される正負い
ずれかの極性のバイアスに反発する正負いずれかの極性
のトナーを用いるため、トナーが帯電部材中に混入しな
い。現像剤として非磁性トナーを用い、また反転現像を
行うことは特にクリーニングレスの電子写真の画像形成
に対しては有効となる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。〈発明の実施の形態１〉図１は、本発明に係る画像形成
装置を示す概略構成図、図２（ａ）、（ｂ）は磁性粒子
に作用する静電気力を示す原理図である。

【００３８】図１において、画像形成装置は、像担持体
としての感光ドラム１の周囲に回転方向に沿って接触帯
電部材２を有する帯電手段としての帯電器、現像手段と
しての現像器５、転写ローラ６を備えた転写手段および
クリーニング手段７を順に配設したもので、感光ドラム
１は接触帯電部材２により均一に帯電されるとともに、
レーザ光源４ａおよびポリゴンミラー４ｂなどを有する
露光手段４により目的の画像情報に対応した静電潜像が
形成される。

【００３９】現像器５は、非磁性の現像スリーブ５ａ
と、この現像スリーブ５ａに接触して非磁性現像剤を塗
布するスポンジ製の塗布ローラ５ｂと、弾性ブレード５
ｃとを備えたものである。

【００４０】不図示の給紙部から供給される記録材とし
ての転写材（不図示）は、感光ドラム１と転写ローラ６
とが接触する転写ニップ部に所定のタイミングで導入さ
れるように構成されている。そして、転写材が転写ニッ
プ部に搬送されたときに静電気力と押圧力とにより感光
ドラム１の表面からトナー画像が転写される。転写材
は、感光ドラム１から分離された後に熱定着方式などの
定着器８へ導入されてトナー画像の定着を受け、画像形
成物として装置外へ排出される。

【００４１】感光ドラム１は、時計回り方向に５０mm／
sec のプロセススピードで回転駆動される直径３０mmの
アルミニウムシリンダー上に５つの機能層を設けたもの
である。すなわち、感光ドラム１はアルミニウムシリン
ダーの欠陥などを均したり、レーザ露光の反射によるモ
アレの発生を防止したりする下引き層と、アルミニウム
シリンダーから注入された正電荷によって感光ドラム１
の表面に帯電される負電荷を打ち消すことを防止する正
電荷注入防止層と、レーザ露光を受けることにより正負
の電荷対を発生する電荷発生層と、この電荷発生層に発
生した正電荷のみを感光ドラム１の表面に輸送させる正
電荷輸送層と電荷注入層とを設けた負帯電性のＯＰＣ感
光ドラムである。そして、電荷注入層は絶縁性の光硬化
性アクリル樹脂中に粒径０．０３μｍの導電性酸化スズ
を分散させて両者の重量比が５対４になるようにしたも
ので、本発明の実施の形態では感光ドラム１の表面の離
型性を向上させるためにさらにフッ素樹脂粒子を２０％
分散させてあり、体積抵抗値を１０¹²Ω・cmとしたもの
である。

【００４２】接触帯電部材としての帯電磁気ブラシ２
は、固定マグネットロール２ａを内包した直径１６mmの
アルミニウム製の、回転可能な帯電スリーブ２ｂと、こ
の帯電スリーブ２ｂに付着された磁性粒子２ｃとを備え
ている。感光ドラム１と帯電磁気ブラシ２とが接触する
帯電ニップ部における帯電スリーブ２ｂの表面磁束密度
は１０００ガウスに設定されている。また、帯電スリー
ブ２ｂは感光ドラム１の移動方向に対して逆方向に２０
mm／sec の周速度で回転している。

【００４３】帯電スリーブ２ｂの表面に付着される磁性
粒子２ｃは粒径１５μｍの体積抵抗率が１⁵ Ω・cmの球
状フェライト粒子であり、表面を還元処理することによ
って抵抗値調整がなされる。なお、抵抗率は、底面積３
cm² 、高さ５mmのセル容器に磁性粒子２ｃを詰め、５０
［Ｎ］の荷重を掛けてセル容器の上下から１０Ｖの電圧
を印加したときに流れる電流を測定し、算出するもので
ある。

【００４４】このように構成した帯電磁気ブラシ２と感
光ドラム１とによる帯電は、電荷注入層中の導電粒子に
帯電磁気ブラシ２から直接電荷を注入するものであり、
これは感光ドラム１のアルミニウムシリンダと導電粒子
とによって構成される微小なコンデンサに対する電荷の
充電と考えられ、したがって帯電される感光ドラム１の
表面電位は帯電スリーブ２ｂに印加される直流電圧と等
しい値になる。本発明の実施の形態では帯電スリーブ２
ｂに−６５０Ｖの直流電圧を印加した。

【００４５】上述のように感光ドラム１は、帯電磁気ブ
ラシ２によって帯電されるが、磁性粒子２ｃは固定マグ
ネットロール２ａの磁界によって拘束されてはいるもの
の、いろいろな原因によって離脱することがある。すな
わち、帯電が良好になされていると、感光ドラム１と帯
電磁気ブラシ２との帯電ニップ部の出口では互いの間に
電位差が生じないために、磁性粒子２ｃには電気的な力
が働かないが、感光ドラム１の表面が何らかの原因によ
って帯電不良を起こすと、磁性粒子２ｃと感光ドラム１
の表面との間には電位差が生じる。そして、帯電磁気ブ
ラシ２の表面の磁性粒子２ｃには電位差によって誘起さ
れたマイナスの電荷が存在するため、この電荷が電界に
よって感光ドラム１へ引き寄せられ、この引力が固定マ
グネットロール２ａの拘束力を上回ったとき、磁性粒子
２ｃは感光ドラム１上に移動する（図３）。

【００４６】また、帯電ニップ部の長手方向両端部で
は、帯電磁気ブラシ２と感光ドラム１とが均一状態で接
触していないために、感光ドラム１の周方向が均一に帯
電されず、不均一帯電部分が帯状にできる。すなわち、
感光ドラム１は、通常、帯電ニップ部通過時に、帯電に
必要な所定時間以上、帯電磁気ブラシ２と摺擦している
が、帯電ニップ部の長手方向両端部では帯電時間が足り
ずに帯電不良を起こし、磁性粒子２ｃの付着を引き起こ
してしまう（図４）。

【００４７】これらの磁性粒子２ｃは帯電スリーブ２ｂ
から注入されたマイナスの電荷を有しているため、鏡映
力によって感光ドラム１上に付着したままで現像器５に
達する。

【００４８】従来の電子写真プリンタでは、現像器５に
マグネットを使用した磁性一成分現像方式や、二成分磁
気ブラシ現像方式によって静電潜像を現像する場合、感
光ドラム１上に付着している磁性粒子２ｃは、磁束に引
き寄せられて現像器５内において現像剤と混合されるこ
とがある。

【００４９】また、正規現像方式、すなわち感光ドラム
１上の帯電された部分に、感光ドラム１の帯電極性
（−）と反対極性（＋）のトナーを現像する現像方式で
は、図２（ｂ）に示すようにマイナス電荷の磁性粒子は
現像器に向かって強い引力を受けることになる。この結
果、正規現像方式の現像器内には帯電磁気ブラシから離
脱した磁性粒子が大量に混入することになる。

【００５０】これを防止するために発明の実施の形態１
では、現像方式として非磁性一成分現像剤（トナー）を
採用し、さらに感光ドラム１の帯電極性（−）と同極性
のトナーを用いる反転現像方式で画像形成する（図２
（ａ））。具体的には、感光ドラム１は、その被帯電面
が帯電磁気ブラシ２により均一にマイナス帯電され、被
帯電面の画像形成部をレーザスキャナなどの露光手段４
により除電することにより、静電潜像が形成される。被
帯電面の除電部分にトナーを付着させるため、現像器５
は、帯電極性と同じくマイナスに帯電したトナーを用い
て現像を行う。

【００５１】現像器５では、重合法により製造した非磁
性一成分トナーを、塗布ローラ５ｂと弾性ブレード５ｃ
とで現像スリーブ５ａ上にコーティングし、感光ドラム
１と現像スリーブ５ａとの間の微小な空隙を飛翔させて
現像する非接触ジャンピング現像を行う。なお、本発明
の実施の形態で用いる非磁性一成分トナーは粒径が６μ
ｍで、体積抵抗値が１０¹⁴Ω・cm以上の絶縁性のもので
ある。

【００５２】このように構成することによって、帯電磁
気ブラシ２から離脱した磁性粒子２ｃが、現像器５では
磁気的、電気的な力をほとんど受けないため、非磁性一
成分トナーと混合されることはない。したがって、現像
プロセスに悪影響を及ぼすことはなく、良好な画像を出
力することができるようになる。

【００５３】本発明の実施の形態では現像バイアスに交
流電圧を印加しているが、磁性粒子２ｃは非磁性一成分
トナーと比べて重いため、実際に感光ドラム１と現像ス
リーブ５ａとの間で往復運動はせず、大きな直流電位差
がない限り、感光ドラム１から現像スリーブ５ａへの転
移は起こらない。

【００５４】具体例を示す。

【００５５】感光ドラム１、帯電手段および露光手段４
は上述した構成と同一のものである。すなわち、露光手
段４は、レーザダイオードの出力光をホストコンピュー
タからの画像信号に基づき強度変調し、変調された出力
光は、次いでコリメータレンズおよび集束レンズを透過
させて感光ドラム１上に結像するように作用する。画像
露光を受けた感光ドラム１の表面は−１５０Ｖに除電さ
れ、静電潜像が形成される。

【００５６】そして、感光ドラム１上の静電潜像をマイ
ナスに帯電したトナーで現像する。現像スリーブ５ａに
印加する電圧は−５００Ｖであり、現像スリーブ５ａ上
のトナーは、３５０Ｖの現像コントラストによって飛翔
し、トナー画像を形成する。現像器５は直径１６mmの現
像スリーブ５ａ上にトナーをコートする。トナーをコー
トする手段としては、現像スリーブ５ａの裏のウレタン
製の塗布ローラ５ｂとトナーの層厚を規制する弾性ブレ
ード５ｃとを用いる。現像スリーブ５ａは端部のキャッ
プコロ（不図示）によって感光ドラム１との間隔を３０
０μｍに規制され、−５００Ｖの直流電圧に１６００Ｖ
ｐｐ、１８００Ｈｚ、矩形の交流電圧を重畳した現像バ
イアスで現像スリーブ５ａから感光ドラム１へトナーを
飛翔させ、現像する。

【００５７】次に、上述の画像形成装置を用いて意図的
に帯電スリーブ２ｂから磁性粒子２ｃを離脱させて、現
像器５に混入させる実験を行った。

【００５８】通常は帯電磁気ブラシ２上の穂の高さは約
５００μｍであり、感光ドラム１と帯電スリーブ２ｂと
の間隔を３００μｍとしているため、帯電ニップ部は約
３mmに確保でき、十分な帯電がなされるが、ここでは感
光ドラム１と帯電スリーブ２ｂとの間隙を４００μｍに
広げることによって帯電ニップ部を１．５mmにまで減少
させた。帯電ニップ部が減少すると、感光ドラム１は十
分に帯電を受ける前に帯電ニップ部を通過してしまうた
め、帯電不良となり磁性粒子２ｃが感光ドラム１上に転
移してしまう。

【００５９】このような条件下で１００枚プリントを行
い現像器５内に混入する磁性粒子２ｃの量を測定した。
本発明の実施の形態の反転現像／非磁性一成分トナーの
組み合わせでは１００枚プリント後に現像器５中に０．
０１ｇの磁性粒子２ｃが混入していたが、現像スリーブ
５ａ上にトナーは均一にコートされており、磁性粒子２
ｃの混入によって画像異常は認められなかった。

【００６０】一方、同じ画像形成装置により露光を背景
部に行い、現像バイアスを−２５０Ｖに変更してバック
グランド露光／正規現像にしたシステムで同様の実験を
行った。この場合には図２（ｂ）に示すように帯電不良
を起こして感光ドラム１上に付着した磁性粒子２ｃは４
００Ｖものコントラストで現像器５に向かう力を与えら
れるため、１００枚をプリントしただけで現像器５中に
は０．５ｇの磁性粒子２ｃが混入した。このとき、現像
スリーブ５ａ上では磁性粒子２ｃは観測されなかった
が、弾性ブレード５ｃと現像スリーブ５ａとの間に磁性
粒子２ｃが挟まってしまい、トナーのコートむらとな
り、ベタ黒、ハーフトーン画像でタテ筋が発生してしま
った。

【００６１】次に、一成分磁性トナーを用いた現像器を
用いて同様の実験を行った。現像器は固定マグネットロ
ールを内包する非磁性スリーブを回転させ、弾性ブレー
ドはトナー層の厚さを規制するものである。感光ドラム
との対向部での現像スリーブの表面磁束密度は８００ガ
ウスであり、トナーは非磁性トナーと同じ粒径の６μｍ
で、マグネタイトが１００部含有されており、現像スリ
ーブへの保持力と搬送力を確保している。

【００６２】この現像器で同様に１００枚のプリントを
行ったところ、現像器中には０．８ｇの磁性粒子が混入
していた。磁性粒子は現像器中のマグネットによって引
き付けられているため、現像スリーブ表面に保持され、
トナーのトリボを減少させており、画像濃度の低下が見
られた。また、現像スリーブと感光ドラム体との間にリ
ークが発生し、水玉状の画像異常も見受けられた。

【００６３】さらに、一成分磁性トナーを用いた現像器
でバックグランド露光／正規現像として同じ実験をした
ところ１００枚の通紙で２．０ｇの磁性粒子が混入し
た。

【００６４】これをまとめると以下のようになる。

【００６５】

【表１】このように本発明の実施の形態の画像形成装置では、マ
グネットを使用しない非磁性の現像器５と、イメージ露
光／反転現像の組合せとすることによって、仮に磁性粒
子２ｃが帯電スリーブ２ｂから脱落したとしても、現像
器５中に混入することなく、したがって耐久を行っても
良好な画像が得られる。〈発明の実施の形態２〉本発明の実施の形態の画像形成
装置は、クリーニングレスシステムの電子写真装置であ
って、帯電手段として帯電磁気ブラシを使用した直接電
荷注入帯電を行うとともに、露光手段はイメージ露光で
あり、また現像器は反転現像、非磁性一成分トナーによ
る現像を行うことを特徴とする。

【００６６】このようなクリーニングレスシステムによ
って画像形成を行う場合、転写効率が１００％であるこ
とが望ましい。しかし、実際には様々な使用条件の下
で、種々の転写材を組み合わせても１００％の転写効率
を得ることは非常に難しい。

【００６７】このため、感光ドラム上には少量の転写残
トナーが残るため、これをファーブラシなどの手段で感
光ドラム全体に拡散させて、次の画像形成においての帯
電、露光に悪影響を及ぼさないようにすることが一般的
である。ところが、従来のコロナ帯電器、ローラ帯電器
ではトナーを拡散させる作用が小さいため、特別の拡散
手段が必要となる。

【００６８】本発明の実施の形態では発明の実施の形態
１と同様に、感光ドラムに対して周速差を有する帯電磁
気ブラシを使用することによって、転写残トナーを拡散
させることが可能である。また、帯電磁気ブラシにトナ
ー回収機能をもたせることもできる。

【００６９】しかし、転写残トナーが帯電磁気ブラシ内
に混入すると、磁性粒子の間に絶縁性のトナーが挟まっ
てしまい、通電経路を遮断して帯電不良が発生してしま
う。特に現像器に磁性トナーを使用したシステムではト
ナーは帯電磁気ブラシの固定マグネットロールに磁性ト
ナーが吸引されて帯電磁気ブラシ内に蓄積してしまうと
いう問題を有していた。

【００７０】そこで、発明の実施の形態２は発明の実施
の形態１と同様に、現像手段にマグネットを設けない非
磁性の現像スリーブで、しかも非磁性一成分現像剤を用
いてクリーニングレスプロセスを実現した構成である。

【００７１】また、発明の実施の形態２の画像形成装置
は、クリーニング手段がないこと以外は、発明の実施の
形態１の画像形成装置と同様に構成されている。

【００７２】次に、画像形成装置により発明の実施の形
態１と同じ条件でプリントを行った例を説明する。

【００７３】帯電磁気ブラシは穂の高さ５００μｍ、感
光ドラムと帯電スリーブとの間隔が３００μｍであるた
め、帯電ニップ部は３mmと均一帯電に十分なニップ幅を
確保しており、感光ドラムを−６５０Ｖに均一帯電す
る。このとき、帯電磁気ブラシからの磁性粒子の離脱は
ほとんど発生しない。

【００７４】露光手段では均一帯電された後の感光ドラ
ムの画像部にイメージ露光を行い、静電潜像を形成す
る。

【００７５】現像手段は非磁性一成分トナーを使用し
て、非接触ジャンピング現像を行っているため、発明の
実施の形態１に説明したように帯電磁気ブラシから離脱
した磁性粒子が現像手段内に混入することはない。

【００７６】感光ドラム上のトナー画像は転写ニップ部
において、バイアス電圧が印加された転写ローラにより
転写材上に静電転写される。

【００７７】一般的なＯＰＣ感光ドラムの転写効率は９
０％程度であり、本発明の実施の形態のように表面に電
荷注入層を有する場合には、これに離型性のよいフッ素
樹脂粒子を分散させることによって転写効率を９５％程
度にまで向上させることは可能であるが、全ての条件下
で１００％を満足することは非常に難しい。

【００７８】転写されなかった５％程度のトナーはクリ
ーニング手段がないため、帯電手段に達し、帯電磁気ブ
ラシと接触する。帯電磁気ブラシは感光ドラムの回転方
向に対して逆方向に４０％の周速比で回転しているた
め、転写残トナーは帯電磁気ブラシに掻き取られて、感
光ドラム上からクリーニングされる。したがって、次の
画像形成時には転写残トナーは感光ドラム上には存在せ
ず、良好な画像を出力することができる。

【００７９】しかしながら、画像形成を繰り返すと、転
写残トナーは帯電磁気ブラシ内に蓄積されることにな
り、いろいろな問題を引き起こす。特に、磁性トナーを
使用した場合には磁性トナーが現像スリーブ近傍に拘束
されることによって帯電磁気ブラシ内の導電経路が遮断
され、通紙枚数が増えるに従って帯電性が悪化してく
る。

【００８０】例えば、一成分磁性トナーを用いた現像器
により非接触ジャンピング現像を行い、クリーニング手
段を設けない画像形成装置により耐久通紙を行ったとこ
ろ、印字率５％の画像形成を５００枚程度行った時点
で、感光ドラムに帯電不良部分が発生し始め、前回画像
形成を行った部分が十分帯電されずに、ポジゴーストが
発生することになる。

【００８１】これに対して、本発明の要旨である非磁性
一成分トナーを用いた現像器により非接触ジャンピング
現像を行い、クリーニング手段を設けない画像形成装置
により耐久通紙を行ったところ、１００００枚通紙して
も帯電性が落ちることはなく、良好な画像を維持するこ
とができた。

【００８２】また、感光ドラム上の非磁性一成分トナー
が転写材に転写される転写効率は、磁性トナーの転写効
率と同様であり、また転写残トナーが帯電磁気ブラシに
混入するまでは同じであるが、磁性トナーの場合と異な
り非磁性トナーは帯電スリーブに鏡映力によってのみ拘
束される。このため、帯電磁気ブラシ中のトナー量があ
る値に達すると、帯電磁気ブラシは蓄積したトナーが吐
き出され始め、平衡状態に達する。本発明の実施の形態
では帯電磁気ブラシ中のトナー濃度が１５ｗｔ％程度で
飽和状態に達した。

【００８３】このため、非磁性トナーを用いた場合には
帯電磁気ブラシ内のトナー量は帯電不良を引起こすよう
な量には達せず、画像形成上問題のないレベルで推移す
ることになる。

【００８４】なお、発明の実施の形態２では、帯電磁気
ブラシで掻き取ったトナーを拡散させるようにしている
が、別途帯電磁気ブラシに混入したトナーを静電的に除
去、回収するようなクリーナを設けることも可能であ
る。

【００８５】さらに、発明の実施の形態１同様に、反転
現像方式の画像形成装置では、トナー極性が感光ドラム
の帯電極性と同じであるので、帯電磁気ブラシに印加さ
れるバイアス極性とも同じになり、マイナスの転写残ト
ナーがマイナスの帯電磁気ブラシと反発し合い、帯電磁
気ブラシに蓄積されにくいという効果も得られる。

【００８６】また、発明の実施の形態２ではクリーニン
グ手段のない画像形成装置について説明したが、通常の
クリーニング手段を有する画像形成装置においても感光
ドラムのクリーニングを完全に行うことは難しく、一般
的に画像形成動作終了後の感光ドラム上にはクリーニン
グ残トナーが存在する。したがって、帯電磁気ブラシを
用いた場合には通常の画像形成プロセスでもトナーの混
入により帯電性能が低下することはある。この場合でも
非磁性トナー、反転現像システムを採用することにより
上述と同様の効果を得ることができる。

【００８７】また、上記発明の実施の形態１，２では、
固定マグネットロールを帯電スリーブ２ｂにより被覆し
た帯電磁気ブラシを例示したが、帯電スリーブを使用し
ないで、多極マグネットロールに磁性粒子を直接付着さ
せ、これを回転させて帯電磁気ブラシとして感光ドラム
の帯電を行うようにしてもよい。

【００８８】また、上記発明の実施の形態１，２では、
像担持体にＯＰＣ感光ドラムを用いたが、像担持体はこ
れに限定されるものでなく、例えばａ−Ｓｉ感光ドラム
であっても上記発明の実施の形態と同様の効果を奏する
ことができる。この場合、帯電磁気ブラシのマグネット
ロールに印加する電圧および現像器のマグネットロール
に印加する電圧の極性は上記発明の実施の形態１，２と
逆極性にする。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置は、マグネットにより磁性粒子を担持した帯電部材
を備え、かつ反転現像方式により静電潜像の現像を行う
ように構成したので、非磁性トナーにより現像を行う際
に、帯電部材から脱落した磁性粒子の現像手段への混入
を防止することができる。

【００９０】また、反転現像方式により静電潜像を現像
することにより、帯電部材から脱落した磁性粒子が現像
手段に吸引される電気的な力を弱め、磁性粒子の現像手
段内への混入を最小限にとどめることができる。

【００９１】さらに、クリーニング手段を設けない画像
形成装置でも非磁性トナーを使用しているために、転写
残トナーが帯電磁気ブラシ内に混入、蓄積して帯電性を
低下させることを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構
成図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）は磁性粒子に作用する静電気力
を示す原理図である。

【図３】感光ドラム帯電不良時の帯電磁気ブラシからの
磁性粒子の離脱を説明する概念図である。

【図４】帯電磁気ブラシ端部からの磁性粒子の離脱を説
明する概念図である。

【符号の説明】

１像担持体（感光ドラム）２帯電部材（帯電磁気ブラシ）２ａ固定マグネットロール２ｂ帯電スリーブ２ｃ磁性粒子４露光手段５現像手段（現像器）５ａ非磁性の現像スリーブ６転写ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正負いずれかの一方の電圧が印加される
マグネットにより半導電性の磁性粒子を担持させる帯電
部材により、像担持体に帯電を行う帯電手段と、該帯電手段によって帯電された前記像担持体の被帯電面
に静電潜像を形成させる露光手段と、該被帯電面に形成された静電潜像を現像する現像手段と
を備えた画像形成装置において、前記現像手段は、非磁性の現像スリーブを備えるととも
に、静電潜像の形成により電荷の抜けたところに現像バ
イアスの助けを借りて潜像電荷と同極性のトナーを付着
させる反転現像方式による現像手段であり、かつ現像に用いられる現像剤は、非磁性現像剤である、ことを特徴する画像形成装置。
【請求項２】前記帯電部材は、帯電磁気ブラシであ
る、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記帯電磁気ブラシは、固定マグネット
ロールを内包させた帯電スリーブに磁性粒子を担持させ
て構成され、該帯電スリーブを回転させて前記磁性粒子
を摺擦するとともに、前記固定マグネットロールに電圧
を印加し、前記磁性粒子を介して前記像担持体の被帯電
面を帯電する、ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形
成装置。
【請求項４】前記帯電磁気ブラシは、多極マグネット
ロールの表面に磁性粒子を担持させて帯電磁気ブラシを
構成し、前記多極マグネットロールを回転させて前記磁
性粒子を摺擦するとともに、該多極マグネットロールに
電圧を印加し、前記磁性粒子を介して前記像担持体の被
帯電面を帯電する、ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形
成装置。
【請求項５】前記非磁性現像剤は、一成分現像剤であ
る、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか記
載の画像形成装置。
【請求項６】前記像担持体は、表面に電荷注入層を設
け、該電荷注入層の抵抗値が１０¹⁰〜１０¹⁴Ω・cmであ
り、かつ前記帯電磁気ブラシは、前記磁性粒子の抵抗値が１
０⁴ 〜１０⁷ Ω・cmである、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか記
載の画像形成装置。
【請求項７】前記電荷注入層は、絶縁性のバインダー
中に導電性の酸化錫粒子が分散されている、ことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】前記像担持体は、ａ−Ｓｉ感光体であ
り、該ａ−Ｓｉ感光体を使用して前記露光手段によって
投影される原稿上の画像を、静電潜像に変換する、ことを特徴とする請求項１、請求項６または請求項７の
いずれか記載の記載の画像形成装置。