JPH1172994A

JPH1172994A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH1172994A
Application number: JP9249745A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suzuki; 啓之鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-16
Also published as: US5933681A

Abstract

(57)【要約】【課題】接触帯電方式・クリーナーレスシステムの転
写方式画像形成装置について、接触帯電部材に対する印
加電圧に交番電圧を重畳することによる帯電性能の向上
効果、ポジゴーストの発生防止効果を維持させつつ、該
交番電圧の重畳にかかわらず接触帯電部材から像担持体
上へトナーを効率よく吐き出させて接触帯電部材に対す
るトナーの混入比率を低下させる、即ち接触帯電部材の
許容外のトナー汚染の防止も実現すること。【解決手段】接触帯電部材に対する印加帯電電圧の交
番電圧（ＡＣ成分）のＤｕｔｙ比を変える、より具体的
には、交番電圧の波形を帯電極性側に弱く、長くする波
形に変えることにより、飽和帯電電位を低下させること
が出来るため、接触帯電部材から像担持体へのトナーの
吐き出し性が向上でき、接触帯電部材に対するトナーの
混入比率を低下させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は接触帯電方式・クリ
ーナーレスシステムの転写方式画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

１）転写方式画像形成装置従来、電子写真感光体や静電記録誘電体等の像担持体
と、該像担持体を帯電する帯電手段と、該像担持体の帯
電面に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段と、該
静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、該トナ
ー像を記録媒体に転写する転写手段を備え、像担持体は
繰り返して作像に供する転写方式の画像形成装置（複写
機・プリンター・ファクシミリ等）は数多く考案されて
いる。

【０００３】図１３は従来例としての転写方式電子写真
装置の一例の概略構成図である。

【０００４】１０１は像担持体としての回転ドラム型の
電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）であり、
矢印の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）を
もって回転駆動される。

【０００５】感光体ドラム１０１はその回転過程におい
て帯電手段１０２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１０２は本例では接触帯電部材
である帯電ローラである。Ｓ１は該帯電ローラ１０２に
対する帯電電圧印加電源である。

【０００６】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、感光体ドラム１０１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、感光体ドラム１０１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１０３によ
りトナー像として現像される。１０３ａは現像部材（現
像ローラあるいは現像スリーブ等の現像剤担持搬送部
材）、Ｓ２は該現像部材１０３ａに対する現像電圧印加
電源である。

【０００８】一方、不図示の給紙機構部から記録媒体と
しての転写材Ｐが感光体ドラム１０１と転写手段１０４
との間の転写部に所定の制御タイミングで給紙されて、
感光体ドラム１０１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１０４は本例で
は転写ローラである。Ｓ３はこの転写ローラ１０４に対
する転写電圧印加電源である。

【０００９】次いで転写材Ｐは回転感光体ドラム１０１
面から分離されて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体
ドラム１０１面はクリーニング手段（クリーナー）１０
５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。１０５ａはクリーニングブレ
ード等のクリーニングエレメントである。

【００１１】２）接触帯電装置上記のような画像形成装置において、像担持体としての
感光体ドラム１０１、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１０
２〜１０５としては種々の方式・構成のものがある。

【００１２】例えば、像担持体としての感光体ドラム１
０１面を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電手
段１０２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体ドラムに非接触
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体ドラム表面をさらすことで回
転感光体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装置が実用化さ
れてきている。

【００１４】接触帯電装置は、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帯電電圧を印加することで、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）、導電性磁性粒子を用いた磁気ブラシ
タイプ（磁気ブラシ帯電器）、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（ファーブラシ帯電器）
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印加方式と、直流成分（ＤＣ成
分）と交番成分（ＡＣ成分）を有する振動電圧とするＡ
Ｃ印加方式がある。

【００１８】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電
圧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、実質的に放電現
象を利用しないので、帯電に必要とされる印加帯電電圧
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】３）クリーナーレスシステム転写方式画像形成装置について、エコロジー、装置の小
型化・低コスト化等の観点から、クリーナーレスシステ
ム（クリーナーレスプロセス）の装置も提案されてい
る。

【００２２】このクリーナーレスシステムの画像形成装
置は、転写材Ｐに対するトナー像転写後の像担持体１０
１表面から転写残りトナーを除去する専用のクリーニン
グ装置１０５を省略して、転写後の像担持体１０１表面
に残存する転写残りトナーは現像手段１０３にて次の工
程以降の現像時に該現像手段の現像部材１０３ａに印加
する直流電圧（現像電圧）と像担持体１０１の表面電位
間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖbackによって除去
・回収させるもので（いわゆる現像同時クリーニング、
現像同時回収）、次のような利点がある。

【００２３】．専用のクリーニング装置１０５の配設
を省略することで、スペース面での利点が大きく画像形
成装置の小型化・低コスト化等を図ることができる。

【００２４】．現像手段１０３に回収された転写残り
トナーは再び現像に寄与して使用されることで廃トナー
がでない（エコロジー）。

【００２５】．クリーニング装置１０５がないので、
ある場合におけるようなクリーニングブレード等のクリ
ーニングエレメント１０５ａと像担持体１０１の摺擦に
よる像担持体表面のダメージ、電荷注入帯電性の像担持
体にあっては電荷注入層のダメージがない。

【００２６】ところで、クリーナーレスとした転写方式
画像形成装置において像担持体１０１の帯電手段１０２
として接触帯電装置を用いた場合、転写部よりも像担持
体面移動方向下流側において転写部と現像部との間に像
担持体面に接触している接触帯電部材に対して転写残ト
ナーが付着・混入して接触帯電部材がトナーで汚染され
る。

【００２７】通常、トナー粒子は電気抵抗が比較的高い
ものが用いられるので、接触帯電部材のトナー汚染は接
触帯電部材の抵抗を上昇させて帯電性能の低下を招来す
る。

【００２８】そこでクリーナレスとした転写方式画像形
成装置の場合の使用接触帯電部材としては比較的にトナ
ー汚染の影響を受けにくい磁気ブラシ帯電器が好まし
い。接触帯電部材として磁気ブラシ帯電器を用いた場合
の転写残トナーの現像同時回収のクリーナーレスシステ
ムは、以下のような工程で行なわれる。

【００２９】転写工程の際に像担持体上に残った転写残
トナーは、剥離放電等により通常（正規）の帯電極性の
逆極性に帯電されているトナーが多い、一般的には接触
帯電部材に印加される電圧より帯電電位は低くなるた
め、像担持体の面移動で現像手段部に至る前に像担持体
上から接触帯電部材である磁気ブラシ帯電器の磁気ブラ
シ部に一時的に回収される。

【００３０】磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ部に回収さ
れた転写残トナーは磁気ブラシ部を構成している磁性粒
子との摩擦帯電によって通常の帯電極性に再帯電され、
電位差の関係から像担持体上に吐き出される。吐き出さ
れたトナーは現像手段部に至り、現像時のカブリ取り電
位差によって現像手段に回収される。

【００３１】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
のような接触帯電方式・クリーナーレスシステムの転写
方式画像形成装置において画像形成を繰り返すと、転写
残りトナーが現像手段によって回収できないために、先
の画像が薄く残る所謂「ポジゴースト」が発生してしま
った。

【００３２】このポジゴーストは像担持体上の転写残り
トナーの接触帯電部材位置通過時に転写残りトナーの下
の像担持体部分を帯電できないことにより、この像担持
体部分では現像手段において転写残りトナーを回収する
ための電位差（Ｖback）が確保できないために発生する
現象で、接触帯電部材が汚染するとより顕著になる。

【００３３】この転写残りトナーの下の像担持体部分も
帯電するためには、帯電時にトナーを像担持体面から引
き剥がすことが有効であり、そのためには、帯電時の接
触帯電部材に対する印加電圧に交番電圧を重畳すること
が望ましい。

【００３４】交番電圧を印加することにより帯電性が向
上することに加えて、トナーに対して像担持体面から引
き剥がす方向のクーロン力が加わるため、クリーナーレ
スシステムにおいては特に効果が大きい。

【００３５】一方、像担持体面から接触帯電部材に一時
的に回収された転写残トナーは前述したように像担持体
上に再び吐き出されるが、その吐き出しが充分に行なえ
ず、像担持体面から接触帯電部材への回収トナー量に対
して、接触帯電部材から像担持体上への吐き出しトナー
量が少ないアンバランスが生じた場合には、接触帯電部
材に比較的高電気抵抗のトナーが蓄積して接触帯電部材
のトナー汚染が進行し（接触帯電部材に対するトナーの
混入比率の増大）、接触帯電部材の全体あるいは一部の
抵抗が上昇してしまい、像担持体を所望の電位にまで帯
電できなくなったり、帯電むらが生じたりしてしまい画
像不良が発生してしまう。

【００３６】この接触帯電部材から像担持体上へのトナ
ーの吐き出し性に関して、上述した帯電時の接触帯電部
材への印加電圧に対する重畳交番電圧は該トナー吐き出
し性を若干低下させる傾向がある。

【００３７】これは、接触帯電部材に対する印加電圧に
交番電圧を重畳することによって、帯電性が向上して印
加電圧のＤＣ成分（直流成分）と帯電電位がほぼ等しく
なってしまうことで、接触帯電部材から像担持体上への
トナーの吐き出し量が減るためであり、像担持体面から
接触帯電部材への回収トナー量に対して、接触帯電部材
から像担持体上への吐き出しトナー量が少ないアンバラ
ンスを生じさせて接触帯電部材に対するトナーの混入比
率を高めてしまうことになる。

【００３８】そこで本発明は接触帯電方式・クリーナー
レスシステムの転写方式画像形成装置について、接触帯
電部材に対する印加電圧に交番電圧を重畳することによ
る帯電性能の向上効果、ポジゴーストの発生防止効果を
維持させつつ、該交番電圧の重畳にかかわらず接触帯電
部材から像担持体上へトナーを効率よく吐き出させて接
触帯電部材に対するトナーの混入比率を低下させる、即
ち接触帯電部材の許容外のトナー汚染の防止も実現する
ことを目的としている。

【００３９】

【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である。

【００４０】（１）像担持体と、該像担持体を帯電する
帯電手段と、該像担持体の帯電面に静電潜像を形成する
画像情報書き込み手段と、該静電潜像をトナー像として
現像する現像手段と、該トナー像を記録媒体に転写する
転写手段を備え、前記現像手段が、前記像担持体上のト
ナー像を記録媒体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ており、
像担持体は繰り返して作像に供される画像形成装置にお
いて、前記帯電手段は、電圧を印加した帯電部材を像担
持体に接触させて像担持体を帯電する接触帯電手段であ
り、且つ該帯電部材に印加される電圧は直流電圧に交番
電圧が重畳された電圧であり、且つ前記重畳される交番
電圧は少なくとも一定時間下記のａとｂの条件ａ．Ｖ_up＜Ｖ_down（Ｔ_up＞Ｔ_down）ｂ．Ｖ_up×Ｔ_up＝Ｖ_down×Ｔ_down Ｖ_up：交番電圧の帯電極性方向側成分で帯電ＤＣ成分と
の電位差の平均値Ｔ_up：交番電圧の帯電極性方向側成分の印加時間の割合
（１周期の印加時間を１とした場合）Ｖ_down：交番電圧の帯電極性逆方向側成分で帯電ＤＣ成
分との電位差の平均値Ｔ_down：交番電圧の帯電極性逆方向側成分の印加時間の
割合（１周期の印加時間を１とした場合）の条件を満たす電圧であることを特徴とする画像形成装
置。

【００４１】（２）前記帯電部材は磁性粒子を用いた部
材であることを特徴とする（１）に記載の画像形成装
置。

【００４２】（３）前記帯電部材に用いられる磁性粒子
の電気抵抗は、下記のｃの条件ｃ．Ｒ50＞Ｒ500 Ｒ50：５０Ｖの電圧印加時の電気抵抗Ｒ500 ：５００Ｖの電圧印加時の電気抵抗を満たすことを特徴とする（２）に記載の画像形成装
置。

【００４３】（４）前記のａとｂの条件を満たす交番電
圧を印加する時間は、非画像形成時であることを特徴と
する（１）ないし（３）の何れか１つに記載の画像形成
装置。

【００４４】（５）前記像担持体が表面に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）ないし（４）の何れか１つに記載の画像形成装
置。

【００４５】（６）前記像担持体が感光層、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）ないし（５）の何れか１つに記載の
画像形成装置。

【００４６】（７）前記導電性微粒子がＳｎＯ₂ である
ことを特徴とする（６）に記載の画像形成装置。

【００４７】（８）前記像担持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）ないし
（５）の何れか１つに記載の画像形成装置。

【００４８】（９）前記画像情報書き込み手段は像担持
体の帯電面に対する像露光手段であることを特徴とする
（１）ないし（８）の何れか１つに記載の画像形成装
置。

【００４９】〈作用〉即ち、帯電時に接触帯電部材に
印加される直流電圧に重畳される交番電圧がａ．Ｖ_up＜Ｖ_down（Ｔ_up＞Ｔ_down）ｂ．Ｖ_up×Ｔ_up＝Ｖ_down×Ｔ_down の条件を満たす場合、像担持体の帯電電位は印加される
帯電バイアスのＤＣ成分よりも帯電極性側について低く
なる。

【００５０】この理由は後記の実施例中において述べる
が、本発明はこの現象を利用して、接触帯電部材に対す
る印加電圧に交番電圧を重畳することによる帯電性能の
向上効果、ポジゴーストの発生防止効果を維持させつ
つ、像担持体から接触帯電部材へのトナーの回収及び接
触帯電部材から像担持体へのトナーの吐き出し性を決定
する帯電電位と印加帯電電圧のＤＣ成分の電位差を大き
くすることによって、接触帯電部材から像担持体へのト
ナーの吐き出しを促進させて接触帯電部材に対するトナ
ーの混入比率を低下させる、即ち接触帯電部材の許容外
のトナー汚染の防止も実現することを可能にしたのもで
ある。

【００５１】即ち、接触帯電部材に対する印加帯電電圧
の交番電圧（ＡＣ成分）のＤｕｔｙ比を変える、より具
体的には、交番電圧の波形を帯電極性側に弱く、長くす
る波形に変えることにより、飽和帯電電位を低下させる
ことが出来るため、接触帯電部材から像担持体へのトナ
ーの吐き出し性が向上でき、接触帯電部材に対するトナ
ーの混入比率を低下させることが可能となる。

【００５２】

【発明の実施の形態】

〈実施例１〉図１は本発明に従う画像形成装置例の概略
構成図、図２はその要部の拡大模型図である。

【００５３】本実施例の画像形成装置は、転写式電子写
真プロセス利用、磁気ブラシ帯電器を用いた接触帯電方
式、反転現像方式、クリーナーレスシステムのデジタル
プリンターである。

【００５４】図１において、Ａはプリンター本体、Ｂは
その上に搭載設置したイメージリーダー（画像読取装
置）である。

【００５５】（１）イメージリーダーＢイメージリーダー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
原稿圧着板を被せてセットする。

【００５６】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。

【００５７】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に結像されて入射する。

【００５８】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本
体Ａに送られる。

【００５９】即ち、イメージリーダー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。

【００６０】（２）プリンター本体Ａａ）１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光
体（感光体ドラム）である。この感光体ドラム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に回転駆動される。

【００６１】本実施例の感光体ドラム１は直径略３０ｍ
ｍ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。この感光体
ドラム１の層構成については後記（３）項で詳述する。

【００６２】ｂ）該感光体ドラム１はその回転過程にお
いて接触帯電部材（接触帯電手段）としての磁気ブラシ
帯電器３によりその外周面が略−６５０Ｖに一様に一次
帯電処理される。この磁気ブラシ帯電器３については後
記（４）項で詳述する。

【００６３】ｃ）そして該回転感光体ドラム１の一様帯
電面に対して、ＬＥＤ露光手段２により、イメージリー
ダーＢ側からプリンター本体Ａ側に送られた画像信号
（画像情報の時系列電気デジタル画素信号）に対応した
ＯＮ、ＯＦＦ発光走査露光がなされることで、回転感光
体ドラム１面にはイメージリーダー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。即ち、回転感光体ドラム１面には、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。

【００６４】ｄ）その回転感光体ドラム１面の形成静電
潜像が現像装置４により順次にトナー像として本例の場
合は反転現像されていく。本例の現像装置４はトナー粒
子とキャリア粒子を有するいわゆる２成分現像剤を用い
た接触現像装置である。この現像装置４の構成について
は後記（５）項で詳述する。

【００６５】ｅ）一方、給紙カセット５内に積載収納さ
れている記録媒体としての転写材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体ドラム１と転写
手段としての転写装置７との接触ニップ部である転写部
７５に給紙され、転写材Ｐ面に感光体ドラム１面側のト
ナー像が静電転写される。

【００６６】本例における転写装置７はベルト転写装置
である。この転写装置７については後記（６）項で詳述
する。

【００６７】ｆ）転写部７５を通りトナー像の転写を受
けた転写材Ｐは感光体ドラム１の面から順次に分離され
て定着装置６へ搬送・導入され、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排紙トレイ８に排
出される。

【００６８】ｇ）本例のプリンター本体Ａは転写材Ｐに
対するトナー画像転写後の回転感光体ドラム１面に残留
している転写残りトナーを除去する専用のクリーニング
装置（クリーナー）を具備させず、現像装置４に感光体
ドラム１面に残留した転写残りトナーを回収するクリー
ニング手段も兼ねさせたクリーナーレスシステムの装置
である。これについては後記（７）項で詳述する。

【００６９】（３）感光体ドラム１像担持体としての感光体ドラム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・ｃ
ｍ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。

【００７０】本例における感光体ドラム１は電荷注入帯
電性・負帯電性の有機感光体であり、図３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。

【００７１】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２０μ
ｍの導電層である。

【００７２】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１×１
０⁶ Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ１μｍの中抵抗
層である。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】（４）磁気ブラシ帯電器３接触帯電部材である磁気ブラシ帯電器３は本実施例の場
合はスリーブ回転タイプである。

【００７７】この磁気ブラシ帯電器３は、図２の模型図
のように、固定のマグネットローラ３３と、このマグネ
ットローラ３３に同心に回転自由に外嵌させて設けた外
径１６ｍｍのアルミニウム等の非磁性スリーブ３２と、
該スリーブの外周面に内部のマグネットローラ３３の磁
力でブラシ状に付着保持させた帯電用磁性粒子（磁性キ
ャリア）の磁気ブラシ部３１等からなる、感光体ドラム
１の母線方向に長い横長部材である。

【００７８】ハウジング３５にマグネットローラ３３を
固定支持させてあり、非磁性スリーブ３２を不図示の駆
動系により矢示の時計方向ｂに所定の周速度をもって回
転駆動させるようにしてある。磁性粒子の磁気ブラシ部
３１は規制ブレード３４によりその層厚が規制される。

【００７９】本実施例において用いた帯電用磁性粒子
は、フェライト表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行
なったものに対して、シリコン系の樹脂に対してカーボ
ンブラックを分散し抵抗調整されたコート剤を１．０重
量％コーティングしたものを用いている。

【００８０】上記帯電用磁性粒子のコアとしては、粒径
が平均粒径１０〜１００μｍ、飽和磁化が２０〜２５０
ｅｍｕ／ｃｍ³ 、抵抗が１０² 〜１０¹⁰Ω・ｃｍのもの
が用いられる。更に感光体ドラム１にピンホールのよう
な絶縁の欠陥が存在することを考慮すると１０⁶ Ω・ｃ
ｍ以上のものを用いることが好ましい。また、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
がよく、均一な帯電を行なうためには１０⁹ Ω・ｃｍ以
下のものを用いることが好ましい。

【００８１】そこで本実施例においては用いた磁性粒子
は、平均粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ³
であり、印加電圧に対して図４のような抵抗値特性を示
す磁性粒子を用いた。

【００８２】ここで、図４の帯電用磁性粒子の抵抗値特
性はセル法で測定したものであり、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、電圧を印加して測定している。

【００８３】そして上記の磁気ブラシ帯電器３の磁気ブ
ラシ部３１を所定の接触幅をもって感光体ドラム１面に
接触させてある。その接触部ｎ１が帯電部である。本例
では磁気ブラシ部３１を感光体ドラム１に接触させて形
成させる帯電部ｎ１をその幅が約６ｍｍになるように調
整した。

【００８４】非磁性スリーブ３２は上記したように不図
示の駆動系により矢示の時計方向ｂ、即ち磁気ブラシ部
３１の感光体ドラム１との接触部である帯電部ｎ１にお
いて感光体ドラム１の回転方向に対してカウンター方向
に所定の周速度をもって回転駆動される。本例において
は感光体ドラム１の回転周速度１００ｍｍ／ｓｅｃに対
して非磁性スリーブ３２を１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆
動させている。

【００８５】この非磁性スリーブ３２の回転駆動に伴い
該非磁性スリーブ３２の外周面に磁気拘束されて保持さ
れている磁気ブラシ部３１も非磁性スリーブ３２ととも
に非磁性スリーブ３２と同じ方向に回転して、ブレード
３４で層厚の規制を受け、帯電部ｎ１において感光体ド
ラム１面を摺擦する。

【００８６】非磁性スリーブ３２には帯電電圧印加電源
Ｓ１により所定の帯電電圧が印加され、磁気ブラシ部３
１を構成している帯電用磁性粒子から電荷が感光体ドラ
ム１上に与えられ、帯電電圧に対応した電位に近い値に
帯電される。

【００８７】本実施例において、帯電条件としては、−
６５０Ｖの直流電圧に対して、図６の（ｂ）に示すよう
な波形の交番電圧を重畳したものを磁気ブラシ帯電器３
の非磁性スリーブ３２に印加した。

【００８８】図６の（ｂ）に示す交番電圧は、周波数Ｖ
ｆ＝４０００ＨＺ、振幅Ｖｐｐ＝１０００Ｖ（Ｖ_up＋Ｖ
_down）、Ｖ_up＝２００Ｖ、Ｖ_down＝８００Ｖ、Ｔ_up＝
０．８、Ｔ_down＝０．２であり、ａ．Ｖ_up＜Ｖ_down（Ｔ_up＞Ｔ_down）ｂ．Ｖ_up×Ｔ_up＝Ｖ_down×Ｔ_down の条件を満足する交番電圧である。

【００８９】図５は、本構成において感光体ドラム１の
代わりにアルミドラムを用いてこれに磁気ブラシ帯電器
３を接触させて配設し、電圧を印加し、印加電圧・電流
量・接触ニップの関係から求めた、磁気ブラシ帯電器３
の磁気ブラシ部３１に用いた帯電用磁性粒子の印加電圧
に対する抵抗値特性である（磁気ブラシ法での測定）。

【００９０】このようにして磁気ブラシ法で測定した帯
電用磁性粒子の抵抗値特性と、前述の図４のセル法で測
定した帯電用磁性粒子の抵抗値特性結果と比較しても値
に違いは見られるが、両者共、印加電圧が高い場合の法
が抵抗が低くなる傾向は変わらない。

【００９１】また、この傾向はほとんどの中抵抗の磁性
粒子において同様の傾向を示している。例えば、５０Ｖ
印加時の抵抗値をＲ50、５００Ｖ印加時の抵抗値をＲ50
0 とすると、図４（セル法での測定）においては２０℃
・６０％環境においてＲ50＝６．５×１０⁷ Ω・ｃｍ＞Ｒ500 ＝１．２×１０
⁷ Ω・ｃｍ図５（磁気ブラシ法での測定）においては同じく２０℃
・６０％環境においてＲ50＝２．６×１０⁷ Ω・ｃｍ＞Ｒ500 ＝４．０×１０
⁶ Ω・ｃｍと共に５００Ｖ印加の場合の方が低い抵抗を示してい
る。

【００９２】（５）現像装置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。

【００９３】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体ドラムに対して
非接触状態で現像する方法（１成分非接触現像）。

【００９４】ｂ．上記のようにしてコーティングしたト
ナーを感光体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）。

【００９５】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
して感光体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）。

【００９６】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）。

【００９７】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。

【００９８】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）である。図２の模型
図において、４１は矢示の時計方向ｄ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は現像剤撹拌スクリ
ュー、４５は現像剤Ｔを現像スリーブ４１の表面に薄層
に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。

【００９９】現像スリーブ４１は、少なくとも現像時に
おいては、感光体ドラム１に対し最近接領域が約５００
μｍになるように配置され、該現像スリーブ４１の面に
形成された現像剤Ｔの薄層が感光体ドラム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。ｎ２は
感光体ドラム１に対する現像剤接触領域（現像部）であ
る。

【０１００】本例において用いた２成分現像剤Ｔはトナ
ー粒子ｔと現像用磁性キャリアｃとの混合物であり、ト
ナー粒子ｔとして平均粒径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１．５％外
添したものを用い、現像用磁性キャリア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と現像用磁性キャ
リアｃを重量比８：９２で混合したものを現像剤Ｔとし
て用いた。

【０１０１】なお、図２の模型図においては便宜上、ト
ナーｔを現像用磁性キャリアｃや磁気ブラシ帯電器３の
磁気ブラシ部３１を構成する帯電用磁性粒子に対して格
段に大きく誇張して表わしてある。また装置を構成して
いる部材相互の寸法比率等の正確なものではない。

【０１０２】現像剤Ｔ中のトナーｔは摩擦帯電量が約−
２５×１０^-3ｃ／ｋｇであった。

【０１０３】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７で説明する。ま
ず、摩擦帯電量を測定しようとするトナー粒子ｔと磁性
キャリアｃを重量比で５：９５で混合した二成分剤を５
０〜１００ｍｌ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８００メッシュのスクリーン５３
のある金属製の測定容器５２に入れて金属製の蓋５４を
する。

【０１０４】この時の測定容器５２全体の重量を量りＷ
１（ｋｇ）とする。

【０１０５】次に、吸引機５１（測定容器５２と接する
部分は少なくとも絶縁体）において、吸引口５７から吸
引し風量調節弁５６を調節して真空計５５の圧力を２５
０ｍｍＡｑとする。

【０１０６】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５９の電位を
Ｖ（ボルト）とする。ここで５８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５２
全体の重量を量りＷ２（ｋｇ）とする。

【０１０７】このトナーの摩擦帯電量は下式のごとく計
算される。

【０１０８】樹脂の摩擦帯電量（ｃ／ｋｇ）＝Ｃ×Ｖ×
１０^-3／（Ｗ１−Ｗ２）次に本実施例の現像装置４における静電潜像現像工程と
現像剤の循環系について説明する。

【０１０９】現像スリーブ４１は現像部ｎ２において感
光体ドラム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ｄ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４２のＮ３極で現像容
器４６内の現像剤Ｔが現像スリーブ４１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４１に対してほぼ垂直に配置された規制ブレード４
５によって層厚が規制され、現像スリーブ４１上に現像
剤Ｔの薄層が形成される。Ｓ１極は搬送極である。

【０１１０】薄層として形成された現像剤が現像部ｎ２
に対応の現像極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によって回転感光体ドラム１面の静電潜像が
現像部ｎ２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。ｔａはそのトナー
像を表している。

【０１１１】現像部ｎ２を通過した現像スリーブ４１上
の現像剤薄層は引き続く現像スリーブ４１の回転に伴い
現像容器４６内に入り、Ｎ２極・Ｎ３極の反発磁界によ
って現像スリーブ４１上から離脱して現像容器４６内の
現像剤の溜りに戻される。Ｓ２は搬送極である。

【０１１２】現像スリーブ４１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；−４８０Ｖ交流電圧；Ｖｐｐ＝１５００Ｖ，Ｖｆ＝３０００ＨＺが印加されている。

【０１１３】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体ド
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、
感光体ドラム１の露光部の電位と非露光部の電位との間
の電位の現像電圧を印加する。

【０１１４】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
光体ドラム１面の現像時に感光体ドラム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体ド
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）。

【０１１５】現像容器４６内の現像剤Ｔ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Ｔ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４７から現像容器４６内
にトナー補充がなされる。このトナー補充動作により現
像剤Ｔのトナー濃度が常に所定のレベルに維持管理され
る。

【０１１６】（６）転写装置７本実施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７３間に懸架し、矢印の反時計方向ｅに感光体ドラム
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で転写ベルト７１の上行側のベル
ト部分の略中間部を感光体ドラム１面に接触させて転写
部（転写ニップ部）７５を形成させてある。

【０１１７】転写材Ｐが転写ベルト７１の上行側ベルト
部分の上面に乗って転写部７１に搬送される。その搬送
転写材Ｐの先端が転写部７５に進入する時点において転
写帯電ブレード７４に転写電圧印加電源Ｓ３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体ドラム１上のトナ
ー像ｔａが順次に転写材Ｐの上面に転写ｔｂされてい
く。

【０１１８】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。

【０１１９】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
＋１５μＡのバイアスを定電流制御により印加して転写
を行った。

【０１２０】このようにして、感光体ドラム１上に形成
されたトナー像ｔａは、転写帯電ブレード７４によって
転写材Ｐ上に静電転写ｔｂされる。

【０１２１】転写ベルト７１は転写部７５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
５を通過した転写材Ｐは回転感光体ドラム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。

【０１２２】（７）クリーナーレスシステムと交番電圧本例のプリンターＡは、転写材Ｐに対するトナー像転写
後の回転感光体ドラム１面に残留している転写残りトナ
ーｔｃを除去する専用のクリーニング装置を具備させ
ず、現像装置４に感光体ドラム１面に残留した転写残り
トナーｔｃを回収するクリーニング手段を兼ねさせたク
リーナーレスシステムの装置である。

【０１２３】本発明は、このような接触帯電方式・クリ
ーナーレスシステムの転写方式画像形成装置について、
接触帯電部材３に対する印加電圧に交番電圧を重畳する
ことによる帯電性能の向上効果、ポジゴーストの発生防
止効果を維持させつつ、像担持体１から接触帯電部材３
へのトナーの回収及び接触帯電部材３から像担持体１へ
のトナーの吐き出し性を決定する帯電電位と帯電バイア
スのＤＣ成分の電位差を大きくすることによって、接触
帯電部材３から像担持体１へのトナーの吐き出しを促進
させて接触帯電部材３に対するトナーの混入比率を低下
させる、即ち接触帯電部材３の許容外のトナー汚染の防
止も実現して、画像欠陥のない良好な画像の出力を長期
にわたり持続させることを可能にしたものである。

【０１２４】．即ち、転写部７５において転写材Ｐに
対するトナー像転写後の感光体ドラム１面には、転写残
トナーｔｃが残留している。

【０１２５】この転写残トナーｔｃには、転写時の剥離
放電等により、帯電極性が正規極性（本例では−極性）
が反転（＋極性）してしまうものと、反転しない（−極
性）ものが存在する。

【０１２６】この両極性が混在した、感光体ドラム１上
の転写残トナーｔｃた転写残りトナーｔｃは引き続く感
光体ドラム１の回転により感光体ドラム１と接触帯電部
材である磁気ブラシ帯電器３の磁気ブラシ部３１との接
触部である帯電部ｎ１に運ばれる。

【０１２７】．この帯電部ｎ１において、感光体ドラ
ム１面は磁気ブラシ帯電器３の磁気ブラシ部３１で摺擦
されることで、該帯電部ｎ１に運ばれた転写残りトナー
ｔｃは感光体ドラム１面上を攪乱・移動して転写残り時
のパターンが掻き崩されること、磁気ブラシ帯電器３に
印加された交番電圧によって転写残りトナーｔｃは感光
体ドラム１面上から引き剥がされること、また転写残り
トナーｔｃのうち、転写時の剥離放電等により帯電極性
が反転したものは帯電部ｎ１において磁気ブラシ帯電器
３に印加の帯電電圧による電気的吸引力で感光体ドラム
１面側から磁気ブラシ部３１側に移行・混入して一時的
に回収されることにより、転写残りトナーは感光体ドラ
ム１面上から引き剥されつつ感光体ドラム面の帯電工程
が行なわれるため、トナーの下に対する帯電も充分に行
なわれ、ポジゴーストの発生が防止できる。

【０１２８】磁気ブラシ帯電器３の帯電バイアスに交番
電圧を含ませることは、帯電能ΔＶ（飽和電位と１周目
で帯電できる電位の差）を大きく向上させることに加え
て、帯電部ｎ１において感光体ドラム１側から磁気ブラ
シ帯電器３側への帯電時の転写残りトナーの引き剥がし
効果を大きく高める。

【０１２９】転写残りトナーのうち極性が反転していな
いトナーは、磁気ブラシ帯電器３への印加帯電電圧より
も帯電電位は一般的に低くなるために磁気ブラシ部３１
で回収されずに感光体ドラム１面上を攪乱・移動されて
帯電部ｎ１を通過する。

【０１３０】．磁気ブラシ帯電器３の磁気ブラシ部３
１側に移行・混入して一時的に回収された、帯電極性が
反転の転写残りトナーは、磁気ブラシ部３１を構成して
いる帯電用磁性粒子との摩擦帯電によって正規帯電極性
（−極性）に再帯電状態になり、磁気ブラシ帯電器３に
印加の帯電電圧による電気的反発力で感光体ドラム１上
に均一に吐き出される。

【０１３１】磁気ブラシ帯電器３から感光体ドラム１面
に吐き出されたトナーはきわめて均一な散布状態にあ
り、またその量も少量であるため、次の像露光過程に実
質的に悪影響を及ぼすことはなく、通常の画像出力に対
しては問題はない。

【０１３２】．そして上記のように、帯電部ｎ１に
おいて磁気ブラシ部３１で回収されずに感光体ドラム１
面上を攪乱・移動されて帯電部ｎ１を通過した、極性が
反転していない転写残りトナー（−極性）と、上記の
ように、極性が反転しているために帯電部ｎ１において
磁気ブラシ部３１に一時的に回収され正規帯電極性（−
極性）に再帯電状態になり感光体ドラム１上に吐き出さ
れた転写残りトナーは、何れも引き続く感光体ドラム１
の回転により感光体ドラム１と現像装置４の現像スリー
ブ４１との対向部である現像部ｎ２に運ばれて、現像工
程において、感光体ドラム１面の上記転写残トナーのう
ち、画像白地部に付着しているトナーはかぶり取り電位
Ｖbackにより現像装置４内に回収されて（現像同時クリ
ーニング再利用され、画像部に付着のものはその一部が
画像形成に使用される。

【０１３３】．上記の接触帯電部材である磁気ブラ
シ帯電器３側から像担持体である感光体ドラム１側への
トナーの吐き出しが充分に行なえず、感光体ドラム１面
から磁気ブラシ帯電器３への回収トナー量に対して、磁
気ブラシ帯電器３から感光体ドラム１上への吐き出しト
ナー量が少ないアンバランスが生じた場合には、磁気ブ
ラシ帯電器３の磁気ブラシ部３１に比較的高電気抵抗の
トナーが蓄積して磁気ブラシ帯電器３のトナー汚染が進
行し（トナーの混入比率の増大）、磁気ブラシ帯電器の
全体あるいは一部の抵抗が上昇してしまい、感光体ドラ
ム１を所望の電位にまで帯電できなくなったり、帯電む
らが生じたりしてしまい画像不良が発生してしまう。

【０１３４】接触帯電部材である磁気ブラシ帯電器３側
から像担持体である感光体ドラム１側へのトナーの吐き
出しは、磁気ブラシ帯電器３に対する印加電圧のＤＣ成
分に対して帯電電位が低い程顕著になる。

【０１３５】しかし、印加電圧よりも単純に帯電電位が
低くなるということは、帯電性能が低いということで、
例えば感光体ドラム前周回において、画像露光した部分
としなかった部分で帯電能が違うため表面電位に差が生
じ、濃度差ができる帯電ポジゴーストが発生してしま
う。

【０１３６】そこで本発明においては、図８の（ａ）の
ように１周目電位を低くするのではなく、（ｂ）のよう
に飽和電位が、印加電圧よりも低くなるようにして、飽
和電位と１周目の帯電電位の差を小さくすることによ
り、磁気ブラシ帯電器３の混入トナーの吐き出し性と帯
電性の両立を実現しポジゴーストを防止した。

【０１３７】以下において具体的に、どのようにして図
８の（ｂ）のように飽和電位を印加電圧よりも低くなる
ようにして、飽和電位と１周目の帯電電位の差を小さく
することを実現したかについて述べる。

【０１３８】本発明に用いた帯電用磁性粒子の電気抵抗
は印加電圧に対して依存性があり、高電圧を印加した場
合の方が低電圧を印加した場合よりも抵抗が低くなる。
例えば、前述した図４と図５のように、帯電用磁性粒子
について２種類の測定方法（セル法、磁気ブラシ法）に
よって、３環境の電気抵抗値を印加電圧を変えて測定し
た場合、すべての場合において低電圧印加時に比べて高
電圧印加時は抵抗が低下している。例えば、５０Ｖ印加
時の抵抗をＲ50、５００Ｖ印加時の抵抗をＲ500 とする
と、Ｒ50＞Ｒ500 となる。

【０１３９】この特性を利用して、本実施例では帯電条
件として−６５０Ｖの直流電圧に対して、図６の（ｂ）
に示すような波形の交番電圧を重畳したものを磁気ブラ
シ帯電器３の非磁性スリーブ３２に印加した。

【０１４０】図６の（ｂ）に示す交番電圧は前述したよ
うに、周波数Ｖｆ＝４０００ＨＺ、振幅Ｖｐｐ＝１００
０Ｖ（Ｖ_up＋Ｖ_down）、Ｖ_up＝２００Ｖ、Ｖ_down＝８０
０Ｖ、Ｔ_up＝０．８、Ｔ_down＝０．２であり、ａ．Ｖ_up＜Ｖ_down（Ｔ_up＞Ｔ_down）ｂ．Ｖ_up×Ｔ_up＝Ｖ_down×Ｔ_down の条件を満足する交番電圧である。

【０１４１】例えば、通常用いられる図６の（ａ）のよ
うな矩形バイアスを重畳した場合（周波数Ｖｆ＝４００
０ＨＺ、振幅Ｖｐｐ＝１０００Ｖ（Ｖ_up＋Ｖ_down）、Ｖ
_up＝５００Ｖ、Ｖ_down＝５００Ｖ、Ｔ_up＝０．５、Ｔ
_down＝０．５の条件を満たす交番電圧）帯電ニップ中の
帯電工程後半においては、感光ドラム上は印加バイアス
である−６５０Ｖ近傍に帯電されており、このため電位
差の関係から、交番電圧の図６中（あ）（い）のそれぞ
れの帯電を行う際に、帯電用磁性粒子の抵抗が５００Ｖ
印加時の抵抗Ｒ５００の状態で帯電されることとなり、
帯電時に注入される電荷量は（あ）（い）の際ほぼ同等
となるため収束帯電電位は、印加ＤＣバイアス値である
−６５０Ｖ近傍になる。

【０１４２】これに対して本実施例のように図６の
（ｂ）のような交番電圧を印加すると、帯電部（帯電ニ
ップ）ｎ１中の帯電工程後半においては、感光体ドラム
１上は印加電圧である−６５０Ｖ近傍に帯電されてお
り、このため電位差の関係から、交番電圧の（あ）部分
による帯電時には、帯電用磁性粒子の抵抗が２００Ｖ印
加時の抵抗Ｒ200 の状態で帯電され、交番電圧の（い）
部分による帯電時には、帯電用磁性粒子の抵抗が８００
Ｖ印加時の抵抗Ｒ800 の状態で帯電されることとなる。

【０１４３】このため、交番電圧の波形の積分値は同じ
でも、抵抗が違うため（Ｒ200 ＞Ｒ800 ）、注入電流量
に差が生じて電位は下方にシフトし、収束電位は−６５
０Ｖよりも低くなる。

【０１４４】これは、帯電性能を落とすのではなく、注
入電流量の差によって飽和帯電電位として低下するた
め、図８の（ｂ）に示すように、１周目電位と飽和帯電
電位の差を小さく保ちつつ、帯電電位を下げることがで
きる。よって、磁気ブラシ帯電器３の混入トナーの吐き
出し性と帯電性の両立を実現しポジゴーストが防止でき
る。

【０１４５】図９は、周波数Ｖｆ＝４０００Ｈｚ、振幅
Ｖｐｐ＝１０００Ｖの条件でＴ_up、Ｔ_downを振った場合
の１周目電位と飽和帯電電位の差を調べたものである
が、飽和帯電電位は変化しても、帯電能を示す１周目電
位と飽和帯電電位の差はほとんど変わらないことがわか
る。

【０１４６】上記のような現象は、交番電圧の波形が図
６の（ｂ）のように、（あ）部分のＶ_upが（い）部分の
Ｖ_downよりも小さく、（あ）部分のＴ_upが（い）部分の
Ｔ_downよりも長いすべての場合に発生する。

【０１４７】図１０は、帯電時の周波数Ｖｆを１０００
ＨＺ、４０００ＨＺ、８０００ＨＺとし、振幅Ｖｐｐは
１０００Ｖに固定した場合の、Ｔ_up、Ｔ_downを振った場
合の飽和帯電電位の変化を示したものである。

【０１４８】図１１は、帯電時の周波数Ｖｆを４０００
ＨＺに固定して、振幅Ｖｐｐは５００Ｖ、１０００Ｖ、
１５００Ｖにした場合の、Ｔ_up、Ｔ_downを振った場合の
飽和帯電電位の変化を示したものである。

【０１４９】図１０・図１１の結果から、周波数、振幅
に関係なく、交番電圧の（あ）部分のＴ_upが（い）部分
のＴ_downよりも長い場合飽和帯電電位が低下し、交番電
圧の（あ）部分のＴ_upが（い）部分のＴ_downより短い場
合飽和帯電電位が高くなることが確認された。

【０１５０】また、Ｔ_up：Ｔ_downが、０．２：０．８、
０．５：０．５、０．８：０．２のそれぞれの場合につ
いて、画像出力を１０００枚行った後に、帯電用磁性粒
子を界面活性剤入りの水で洗い出しを行ない、トナーの
混入量を確認したところ、明らかにトナー混入量は、
（０．２：０．８）＞（０．５：０．５）＞（０．８：
０．２）となっており、飽和帯電電位が低い場合にトナ
ー混入量を少なくできることが確認できた。

【０１５１】以上説明したように、現像装置３が転写残
トナーを回収する手段も兼ねる画像形成装置において、
磁気ブラシ帯電器３に印加される電圧が直流電圧に交番
電圧が重畳された電圧であり、且つ前記重畳される交番
電圧が、ａ．Ｖ_up＜Ｖ_down（Ｔ_up＞Ｔ_down）ｂ．Ｖ_up×Ｔ_up＝Ｖ_down×Ｔ_down の条件を満たすものであることにより、帯電性能を落と
すのではなく、注入電流量の差によって飽和電位として
も低下するため、図８の（ｂ）に示すように、１周目電
位と飽和帯電電位の差を小さく保ちつつ、帯電電位を下
げることができる。よって、磁気ブラシ帯電器３の混入
トナーの吐き出し性と帯電性の両立を実現しポジゴース
トが防止できる。

【０１５２】〈実施例２〉実施例１においては、交番電
圧について図６の（ｂ）に示すような矩形波の交番電圧
において、Ｔ_up、Ｔ_downおよびＶ_up、Ｖ_downを変化させ
たが、本発明において交番電圧は図６の（ｂ）に示すよ
うな矩形波に限られるものではない。

【０１５３】そこで本実施例においては、図６の（ｃ）
に示すような波形において、Ｔ_up、Ｔ_downおよびＶ_up、
Ｖ_downを変化させて、飽和帯電電位の変化、磁気ブラシ
帯電器の混入トナー量の比較、１周目電位と飽和帯電電
位の差、について評価を行った。

【０１５４】その結果、実施例１と同様に、交番電圧の
波形が図６の（ｃ）のような場合においても、交番電圧
の（あ）部分のＶ_upが（い）部分のＶ_downよりも小さ
く、（あ）部分のＴ_upが（い）部分のＴ_downよりも長い
場合、飽和帯電電位が印加ＤＣ電圧よりも低くなり、混
入トナー量の低下し、１周目電位と飽和帯電電位の差は
小さく維持されることがわかった。

【０１５５】このことから、現像装置３が転写残トナー
を回収する手段も兼ねる画像形成装置において、磁気ブ
ラシ帯電器３に印加される電圧が直流電圧に交番電圧が
重畳された電圧であり、且つ前記重畳される交番電圧
が、ａ．Ｖ_up＜Ｖ_down（Ｔ_up＞Ｔ_down）ｂ．Ｖ_up×Ｔ_up＝Ｖ_down×Ｔ_down の条件を満たすものであることにより、帯電性能を落と
すのではなく、注入電流量の差によって飽和電位として
も低下するため、交番電圧の波形形状によらず１周目電
位と飽和帯電電位の差を小さく保ちつつ、帯電電位を下
げることができる。よって、磁気ブラシ帯電器３の混入
トナーの吐き出し性と帯電性の両立を実現しポジゴース
トが防止できる。

【０１５６】〈実施例３〉実施例１、２においては、接
触帯電部材である磁気ブラシ帯電器３に印加する帯電バ
イアスのＤＣ成分に重畳される交番電圧がａ．Ｖ_up＜Ｖ_down（Ｔ_up＞Ｔ_down）ｂ．Ｖ_up×Ｔ_up＝Ｖ_down×Ｔ_down の条件を満たすように設定し、画像形成時、非画像形成
時に限らず一定にしたが、例えば電位測定手段を持たな
いような簡易な画像形成装置においては、帯電電位がキ
ャリア抵抗（帯電用磁性粒子の抵抗）に依存して多少の
変動を伴うため、画像濃度を制御するためには、画像形
成時は帯電電位が帯電印加ＤＣバイアスにほぼ等しくな
るＶ_up＝Ｖ_down（Ｔ_up＝Ｔ_down）として、非画像形成時
の一定時間Ｖ_up＜Ｖ_down（Ｔ_up＞Ｔ_down）の条件を満た
すように設定するという方法が有効となる。

【０１５７】この場合、画像形成時にはトナーの吐き出
し性は低下するが、非画像形成時である紙間行程や前回
転行程等の時間に、吐き出し性を高めることによって、
接触帯電部材である磁気ブラシ帯電器３のトナー混入比
率を低く抑えることが可能となる。

【０１５８】図１２に画像形成装置の動作行程例を示し
た。これ等の動作行程は不図示の電気的制御系統により
所定にシーケンス制御される。

【０１５９】ａ．前多回転行程画像形成装置の始動（起動）動作期間（ウォーミング期
間）である。メイン電源スイッチのＯＮにより、装置の
メインモータを駆動させて感光体ドラム１を回転駆動さ
せ、また所定のプロセス機器に準備動作を実行させる。

【０１６０】所定の装置始動動作期間終了後は、メイン
モータの駆動が一旦停止されて感光体ドラム１の回転駆
動が停止され、装置は印字（プリント）スタート信号が
入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保持される。

【０１６１】ｂ．前回転行程印字スタート信号の入力で、メインモータを再駆動させ
て感光体ドラム１を再回転駆動させ、しばらくの間装置
に所定の印字前動作を実行させる期間である。

【０１６２】ｃ．印字行程（画像形成行程）所定の前回転行程が終了すると、引き続いて回転感光体
ドラム１に対する所定シーケンスの印字プロセス（作像
プロセス、画像形成プロセス）が実行され、トナー像の
転写を受けた転写材Ｐが定着装置６に搬送されて、１枚
目の印字行程が行なわれる。

【０１６３】連続印字（連続プリント）モードの場合
は、上記印字行程が繰り返されて所定の設定枚数ｎ分の
印字行程が順次に実行される。

【０１６４】ｄ．紙間行程連続印字モードにおいて、一の転写材Ｐの後端が転写部
７５を通過した後、次の転写材Ｐの先端が転写部７５に
到達するまでの間の、転写部７５における転写材Ｐの非
通紙状態期間である。

【０１６５】ｅ．後回転行程最後のｎ枚目の印字行程が終了した後もしばらくの間メ
インモータの駆動を継続させて感光体ドラム１を回転駆
動させ、装置の所定の後動作を実行させる期間である。

【０１６６】所定の後回転行程が終了すると、メインモ
ータの駆動が停止され感光体ドラム１の回転駆動が停止
され、装置は次の印字スタート信号が入力するまで再び
スタンバイ状態に保持される。

【０１６７】なお、上記ａの前多回転行程後、直に印字
スタート信号が入力した場合にはスタンバイ状態を挟ま
ないで引き続いてｂの前回転行程を経て印字行程が実行
される。また１枚だけの印字の場合には、その印字行程
の終了後、装置はｅの後回転行程を経てスタンバイ状態
になる。

【０１６８】ｃの印字行程時が画像形成装置の画像形成
時であり、ａの前多回転行程時、ｂの前回転行程時、ｄ
の紙間行程時、ｅの後回転行程時が画像形成装置の非画
像形成時である。

【０１６９】このように、現像装置３が転写残トナーを
回収する手段も兼ねる画像形成装置において、磁気ブラ
シ帯電器３に印加される電圧が直流電圧に交番電圧が重
畳された電圧であり、且つ前記重畳される交番電圧が、ａ．Ｖ_up＜Ｖ_down（Ｔ_up＞Ｔ_down）ｂ．Ｖ_up×Ｔ_up＝Ｖ_down×Ｔ_down の条件を満たすものであり、そのような電圧が少なくと
も一定時間印加されることにより、帯電性能を落とすの
ではなく、注入電流量の差によって飽和電位としても低
下するため、１周目電位と飽和帯電電位の差を小さく保
ちつつ、帯電電位を下げることができる。よって、磁気
ブラシ帯電器３の混入トナーの吐き出し性と帯電性の両
立を実現しポジゴーストが防止できる。

【０１７０】〈その他〉本発明は、接触帯電方式で、ま
た現像手段が転写残りトナーを回収する手段も兼ねるク
リーナーレスシステムの転写方式画像形成装置におい
て、接触帯電部材に印加される電圧は直流電圧に交番電
圧が重畳された電圧であり、且つ前記重畳される交番電
圧は少なくとも一定時間ａ．Ｖ_up＜Ｖ_down（Ｔ_up＞Ｔ_down）ｂ．Ｖ_up×Ｔ_up＝Ｖ_down×Ｔ_down の条件を満たす電圧であるすべての構成を含んでいる。

【０１７１】１）例えば、像担持体としての感光体は、
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、前記例以外の有機感光体等でも、耐久性向上
のためには十分な効果が得られる。

【０１７２】２）接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電
器を構成させた帯電用磁性粒子についても、本実施例中
においてはフェライト表面を酸化、還元処理して抵抗調
整を行ったものに対して、シリコン系の樹脂に対してカ
ーボンブラックを分散し抵抗調整されたコート剤を１．
０重量％コーティングしたものを用いたが、もちろんこ
れに限定されるものではなく、フェライトのコアのもの
でも、例えば樹脂に対して磁性体を分散したような磁性
粒子でも同様の効果が得られる。

【０１７３】このとき、本発明において用いられる帯電
用磁性粒子の特性としては、抵抗が１０² 〜１０¹⁰Ω・
ｃｍのものであり、かつ低電圧下よりも高電圧下におい
て低い電気抵抗を示すものが望ましい。つまり本発明に
おいて用いられる帯電用磁性粒子は、上記のような特性
を示すすべての磁性粒子を含む。

【０１７４】３）接触帯電部材は磁気ブラシ帯電器に限
られるものではなく、回転タイプあるいは非回転タイプ
のファーブラシ帯電器、帯電ローラ等であってもよい。

【０１７５】４）また現像方法としては、実施例におい
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。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。

【０１７６】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、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。

【０１７７】５）像担持体面側から磁気ブラシ帯電器側
への転写残トナーの回収効率即ち剥ぎ取り効率を高める
ために、転写部と磁気ブラシ帯電器の間において転写残
トナーを正規帯電極性の逆に帯電する帯電手段を具備さ
せることも有効である。

【０１７８】６）磁気ブラシ帯電器３はマグネットロー
ラ３３−固定、非磁性スリーブ３２−回転の所謂スリー
ブ回転タイプの帯電器を使用したが、この帯電器構成に
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３３が回転する系やマグネットローラ３３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等により使用可能であ
る。

【０１７９】７）交番電圧の波形としては、正弦波、矩
形波、三角波等適宜使用可能である。また、交流電圧
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。このように、交
番電圧は、周期的にその電圧値が変化するような電圧が
使用できる。

【０１８０】現像装置に印加する現像電圧に交番電圧成
分を含ませる場合のその交番電圧についても上記と同様
である。

【０１８１】８）接触帯電装置は放電による帯電が支配
的なものであってもよい。放電による帯電が支配的な接
触帯電において、帯電部材は被帯電体に必ずしも接触し
ている必要はなく、帯電部材と被帯電体とがその間にギ
ャップ間電圧と補正パッシェンカーブで決まる放電可能
条件を満たす微小間隙（ギャップ）を存して非接触に対
向していれば帯電がなされる（近接帯電）。本発明にお
いてはこのような近接帯電形態も接触帯電の範疇とす
る。

【０１８２】９）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画像情報に対応した静
電潜像を書き込み形成する。

【０１８３】１０）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。

【０１８４】１１）像担持体１、帯電手段３、現像装置
４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。

【０１８５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、接
触帯電方式・クリーナーレスシステムの転写方式画像形
成装置について、接触帯電部材に対する印加電圧に交番
電圧を重畳することによる帯電性能の向上効果、ポジゴ
ーストの発生防止効果を維持させつつ、該交番電圧の重
畳にかかわらず接触帯電部材から像担持体上へトナーを
効率よく吐き出させて接触帯電部材に対するトナーの混
入比率を低下させる、即ち接触帯電部材の許容外のトナ
ー汚染の防止も実現することができる。

【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】その要部の拡大模型図

【図３】感光体ドラムの層構成模型図

【図４】セル法で測定した、帯電用磁性粒子の印加電圧
−抵抗値特性図

【図５】磁気ブラシ法で測定した、帯電用磁性粒子の印
加電圧−抵抗値特性図

【図６】実施例において用いた交番電圧の波形を示す概
略図

【図７】トナーの帯電量の測定要領説明図

【図８】感光体ドラムの周回と表面電位を示す概略図

【図９】交番電圧の波形を変えた場合の飽和帯電電位と
１周目電位の差のグラフ

【図１０】交番電圧の波形を変えた場合の飽和帯電電位
グラフ（周波数依存）

【図１１】交番電圧の波形を変えた場合の飽和帯電電位
グラフ（振幅依存）

【図１２】画像形成装置の動作行程図例

【図１３】画像形成装置の従来例の概略構成図

【符号の説明】

Ａプリンター本体Ｂイメージリーダー１感光体ドラム（像担持体）２ＬＥＤ露光手段３磁気ブラシ帯電器（接触帯電部材）５給紙カセット６定着装置７転写装置８排紙トレイＰ転写材（記録媒体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体を帯電する帯電
手段と、該像担持体の帯電面に静電潜像を形成する画像
情報書き込み手段と、該静電潜像をトナー像として現像
する現像手段と、該トナー像を記録媒体に転写する転写
手段を備え、前記現像手段が、前記像担持体上のトナー
像を記録媒体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ており、像担
持体は繰り返して作像に供される画像形成装置におい
て、前記帯電手段は、電圧を印加した帯電部材を像担持体に
接触させて像担持体を帯電する接触帯電手段であり、且
つ該帯電部材に印加される電圧は直流電圧に交番電圧が
重畳された電圧であり、且つ前記重畳される交番電圧は
少なくとも一定時間下記のａとｂの条件ａ．Ｖ_up＜Ｖ_down（Ｔ_up＞Ｔ_down）ｂ．Ｖ_up×Ｔ_up＝Ｖ_down×Ｔ_down Ｖ_up：交番電圧の帯電極性方向側成分で帯電ＤＣ成分と
の電位差の平均値Ｔ_up：交番電圧の帯電極性方向側成分の印加時間の割合
（１周期の印加時間を１とした場合）Ｖ_down：交番電圧の帯電極性逆方向側成分で帯電ＤＣ成
分との電位差の平均値Ｔ_down：交番電圧の帯電極性逆方向側成分の印加時間の
割合（１周期の印加時間を１とした場合）を満たす電圧であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記帯電部材は磁性粒子を用いた部材で
あることを特徴とする請求項１に画像形成装置。
【請求項３】前記帯電部材に用いられる磁性粒子の電
気抵抗は、下記のｃの条件ｃ．Ｒ50＞Ｒ500 Ｒ50：５０Ｖの電圧印加時の電気抵抗Ｒ500 ：５００Ｖの電圧印加時の電気抵抗を満たすことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装
置。
【請求項４】前記のａとｂの条件を満たす交番電圧を
印加する時間は、非画像形成時であることを特徴とする
請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】前記像担持体が表面に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１つに記載の画像形成装置。
【請求項６】前記像担持体が感光層、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ないし５の何れか１つに記載の画像形
成装置。
【請求項７】前記導電性微粒子がＳｎＯ₂ であること
を特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記像担持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ないし５の
何れか１つに記載の画像形成装置。
【請求項９】前記画像情報書き込み手段は像担持体の
帯電面に対する像露光手段であることを特徴とする請求
項１ないし８の何れか１つに記載の画像形成装置。