JP2000267384A

JP2000267384A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000267384A
Application number: JP11074544A
Authority: JP
Inventors: Fumimitsu Gomi; 史光五味
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【課題】現像装置がクリーニング装置を兼用する画像
形成装置において、磁気ブラシ帯電装置や感光ドラムの
寿命を延ばす。【解決手段】転写装置と帯電装置との間に補助帯電装
置を配置し、感光ドラム表面の画像形成領域（領域１）
に対しては補助帯電装置に正極性のバイアスを印加して
感光ドラム表面の転写残トナーを帯電装置の磁気ブラシ
にとり込みやすくする。感光ドラム表面の非画像形成領
域（領域２）に対しては補助帯電装置に負極性のバイア
スを印加する。これにより磁気ブラシを感光ドラム表面
から離して非接触として非作動としてもＶback電位を発
生させることができ、転写残トナーを現像装置によって
回収することができる。非画像形成領域で、磁気ブラシ
と感光ドラムとを非接触にできるので、両部材の寿命を
延長す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、複写機、レーザビ
ームプリンタ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像形成装置（例えば、複写機、
レーザビームプリンタ）において、クリーニング装置を
省略したクリーナレスのものが出現している。

【０００３】この画像形成装置は、現像装置によって現
像同時クリーニングを行う。現像同時クリーニングと
は、トナー像の転写後に感光体表面に若干残留したトナ
ー（転写残トナー）を次工程以後の現像時に、かぶり取
りバイアスによって現像装置で回収する方法である。こ
の方法によれば、転写残トナーは回収されて次工程以後
用いられるため、廃トナーがなくなり、メンテナンスも
容易になる。またスペースの面での利点も大きく、画像
形成装置の小型化が可能となる。

【０００４】さらに、低オゾン、低電力等の利点を有す
ることから、感光体表面を均一に帯電する帯電手段とし
て、接触帯電装置、すなわち、電圧を印加した接触帯電
部材を感光体表面に当接させて帯電を行う方式の装置が
実用化されてきている。このような方式の帯電装置とし
ては、接触帯電部材として磁気ブラシを使用した磁気ブ
ラシ帯電装置が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。

【０００５】磁気ブラシ帯電装置は、導電性の磁性粒子
を直接、マグネット表面に、又はマグネットを内包する
スリーブ表面に磁気的に拘束し、この磁性粒子を感光体
表面に接触させ、これに電圧を印加することによって帯
電を行うものである。

【０００６】磁気ブラシ帯電装置によって、感光体とし
て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帯
電する場合、感光体表面を、磁気ブラシに印加したバイ
アスのうちの直流成分とほぼ同等の帯電電位で帯電させ
ることができる。このような帯電方法を以下、注入帯電
という。この注入帯電によると、感光体に対する帯電時
に、コロナ帯電器で使用しているような放電現象は利用
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。

【０００７】画像形成装置においては、転写材上に現像
剤を１００％転写することは難しく、転写後の感光体表
面には若干の転写残トナーが残ってしまう。この転写残
トナーは、磁気ブラシ帯電装置をはじめとする接触帯電
装置を使用した画像形成装置では、次工程で帯電を行う
接触帯電部材が感光体表面に接触しているために、一
旦、接触帯電部材内に混入される。ところで、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の
で、接触帯電部材にトナー粒子が混入してしまうと接触
帯電部材の全体、又は一部の抵抗が上昇してしまい、感
光体表面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画像不良が発生してしまうという
欠点があった。

【０００８】また逆に、転写残トナーは前画像をそのま
ま残した形で存在するため、接触帯電部材にとり込まれ
ないでそのまま通過した場合、感光体表面における残画
像部分のみ帯電電位が低下したり、次の画像形成のため
の露光を遮断してしまい、そのままの形で次の現像工程
に影響を及ぼして、次の画像上で前画像部分が薄くなっ
たり濃く現れたりといった現象（以下「ゴースト」とい
う。）が発生する。

【０００９】そこで、画像形状をそのまま残した転写残
トナーを感光体表面で均一分散させるブラシ状の均一化
部材や一時的にバイアスの効果を利用した簡易クリーニ
ング部材（補助帯電手段）、一度、接触帯電部材に混入
したトナーを効率的に随時、感光体表面に吐き出すバイ
アスシーケンスや帯電部材の容器構成などが提案されて
いる。

【００１０】また、画像形成装置の寿命をさらに延命さ
せるためには接触帯電部材の摩擦力による感光体の摩耗
を減らす必要がある。

【００１１】また、１個の感光体に対し、複数色の現像
を行う画像形成方法の場合、接触帯電部材内に混入した
トナーは再び現像装置で回収されるため、接触帯電部材
は各色毎に用意されるが、他の色のトナーが混入した場
合、色味が変化したり、現像性を大きく低下させてしま
うという不具合が生じる。

【００１２】そこで、画像形成領域以外は、接触帯電部
材を感光体から離間させたり、また、接触帯電部材が磁
気ブラシの場合、感光体対向位置に磁性粒子がないよう
にする（以下「穂切る」という。）手段などが提案され
ている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、帯電装
置を機能させる必要があるのは、図５（ａ）に示す画像
形成領域（領域１）のみではなく、画像形成領域が過ぎ
た後も、転写を経て転写残トナーが接触帯電部材を通過
する間はその転写残トナーを回収する必要がある。なぜ
なら補助帯電手段には帯電極とは逆極性のバイアスが印
加されており、正規の電荷を持った転写残トナーは一旦
捕獲され、反対極性のトナーが補助帯電手段を通過して
正規の帯電バイアスの印加された接触帯電部材により回
収される。さらに接触帯電部材内の摩擦により正規の極
性の電荷を与えられたトナーが感光体上に吐き出され、
現像バイアスと、一様に帯電された感光体電位との差に
より非画像形成領域のトナーが現像装置に回収されるの
である。図５（ａ）はその電位の状態を模式的に表して
いる。正規の電荷を持った感光体上のトナーは、その感
光体電位が帯電電位の場合、つまり図５（ｂ）に示す非
画像形成領域（領域２）の場合は図中のＶbackの電位差
により現像装置に取り込まれ、露光部電位、つまり画像
形成領域の場合は感光体上に留まる仕組みである。した
がって逆極性の電荷を持った、補助帯電手段を通過して
くるトナーが帯電装置を素通りした場合、現像装置では
回収されることなく再び転写、補助帯電手段、帯電装置
を通過し、再び画像形成領域で帯電装置を機能させるま
では感光体上に残ってしまう。

【００１４】そのまま感光体上に付着したまま停止する
と転写材を汚し、転写性を著しく低下させことになる。
またタンデム方式において、カラー画像作像後に黒の単
色モードになり、カラーユニットは感光体が回転するの
みとなって感光体表面にトナーが残ったまま何度も補助
帯電手段を通過するようなことになると、補助帯電ブラ
シの押圧により感光体の凹凸にトナーが埋め込まれた
り、融着したりする原因となる。

【００１５】そこで転写残トナーは現像装置通過時には
確実に回収する必要がある。非画像形成領域で接触帯電
部材を離間させたり穂切ったりする場合も、転写残トナ
ーが来る間は画像形成領域と同じ状態にしておかなけれ
ばならず、特に連続通紙の場合で、紙間距離が感光体の
１周分以下の場合、画像部後端の帯電を終えた後その部
分の転写残トナーが帯電装置に戻ってくるまでは帯電し
つづけなければならず、帯電装置を停止しうるタイミン
グはないため、寿命向上はあまり見込めない。寿命向上
をさらに求めるならば、画像部以外はすべて帯電装置を
停止したり、穂切りしたり、又は感光体から接触帯電部
材を離間させたりする必要がある。

【００１６】また、補助帯電手段もトナーが付着し、劣
化してくると十分な機能を損ないゴーストなどの発生要
因となるため、場合によっては帯電装置の寿命そのもの
を決定してしまうことにもなりかねない。

【００１７】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、帯電手段が像担持体表面の非画像形成領域を帯
電することなく、現像手段によって転写残トナーを確実
に回収し、かつ帯電手段による転写残トナーの回収量を
減らすことにより帯電手段の寿命を延ばし、また補助帯
電手段のトナー汚れを少なくすることを目的とするもの
である。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１に係る本発明は、表面に電荷注入層を有す
る像担持体と、該像担持体に接触配置された接触帯電部
材を有し該接触帯電部材に帯電バイアスを印加すること
で前記像担持体表面を均一に帯電する帯電手段と、帯電
後の前記像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露
光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像
として現像する現像手段と、前記トナー像を転写材に転
写する転写手段とを備え、前記現像手段が、前記トナー
像の転写後に前記像担持体表面に残った転写残トナーを
回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置におい
て、前記像担持体表面の移動方向に沿っての前記転写手
段の上流側でかつ前記帯電手段の上流側に配置され、前
記転写残トナーにバイアスを印加する補助帯電手段を備
え、該補助帯電手段に印加するバイアスの極性を、前記
像担持体表面における画像形成領域と非画像形成領域と
で切り替える、ことを特徴とする。

【００１９】請求項２に係る本発明は、請求項１の画像
形成装置において、前記非画像形成領域の少なくとも一
部における前記像担持体表面と前記接触帯電部材との接
触領域を少なくする手段を備える、ことを特徴とする。

【００２０】請求項３に係る本発明は、請求項１の画像
形成装置において、前記非画像形成領域の少なくとも一
部において前記像担持体表面と前記接触帯電部材とを非
接触とする手段を備える、ことを特徴とする。

【００２１】請求項４に係る本発明は、請求項１、２、
又は３の画像形成装置において、前記接触帯電部材が、
前記像担持体表面に接触する磁性粒子を有する磁気ブラ
シである、ことを特徴とする。

【００２２】請求項５に係る本発明は、請求項１、２、
３、又は４の画像形成装置において、前記現像手段に印
加する現像バイアスを前記画像形成領域と非画像形成領
域とで切り替える、ことを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００２４】〈実施の形態１〉図１に、本発明に係る画
像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、
光導電層を有する像担持体をタンデムに配設した電子写
真方式の４色フルカラーの画像形成装置である。

【００２５】同図において、カラー画像形成装置は、装
置本体内に例えばイエロー、シアン、マゼンタ及びブラ
ックの可視画像を形成することができる第１、第２、第
３、第４の画像形成部Ｉ、II、III 、IVがダンデムに配
列された構成を有し、各画像形成部Ｉ〜IVはそれぞれ個
別に、光導電層を有する感光ドラム（像担持体）１を備
えている。感光ドラム１の光導電層の表面には、電荷注
入層が設けられている。各感光ドラム１の周囲には、そ
の回転方向（図１中の時計回り）に沿ってほぼ順に、帯
電装置（帯電手段）２、露光装置（露光手段）３、現像
装置（現像手段）４、転写装置（転写手段）５等が配置
されている。

【００２６】また、各画像形成部Ｉ〜IVの感光ドラム１
の下方には、転写ベルト駆動プーリ７及び転写ベルト従
動プーリ８に転写ベルト６が掛け渡されている。転写ベ
ルト６は、転写ベルト駆動プリント７の回転によって矢
印Ｒ６方向に回転する。さらに、図１において、第１の
画像形成部Ｉの右方には給紙部（不図示）が配置され、
第４の画像形成部IVの左方には定着器（不図示）が配置
されている。

【００２７】図１において、カラー画像形成を行うに
は、まず第１の画像形成部Ｉにおいて、感光ドラム１を
時計回りに回転駆動し、その表面を帯電装置２によって
均一に帯電する。そして、露光装置３によって画像情報
に基づく露光を行い静電潜像を形成する。この静電潜像
は、イエローの現像装置２によってトナーが付着され、
トナー像として現像される。

【００２８】一方、給紙部から、転写ベルト駆動プーリ
７と転写ベルト従動プーリ８によって駆動される転写ベ
ルト６によって、紙等の転写材（不図示）が第１の画像
形成部Ｉに搬送される。上述の感光ドラム１上に形成さ
れたイエローのトナー像は、転写装置（転写帯電器）５
によって、転写材上に転写される。

【００２９】第２の画像形成部IIにおいても同様な工程
が行われ、別色の例えばシアンのトナー像が、イエロー
のトナー像に重なるようにして転写材に転写される。そ
してその後もこのような工程を連続的に第３、第４の画
像形成部III 、IVの画においても行うことにより、マゼ
ンタ、ブラックのトナー像が転写材上に転写され、所望
のカラー画像が形成される。

【００３０】ここで現像工程について説明する。図２は
本実施の形態において用いた２成分磁気ブラシ現像用の
現像装置４の概略図である。図中４ａは現像スリーブ、
４ｂは現像スリーブ４ａ内に固定配置されたマグネット
ローラ、４ｃ、４ｄは撹拌スクリュー、４ｅは現像剤を
現象スリーブ４ａ表面に薄層形成するために配置された
規制ブレード、４ｆは現像容器である。現像スリーブ４
ａ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、現
像剤が感光ドラム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。本実施の形態において用いた２
成分現像剤はトナー粒子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２０ｎ
ｍの酸化チタンを重量比１％外添したものを用い、キャ
リヤとしては飽和磁化が２０５emu ／cm³ の平均粒径３
５μｍの磁性キャリヤを用いた。またこのトナーとキャ
リヤとを重量比６：９４で混合したものを現像剤として
用いた。

【００３１】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、現像剤の循環系とについて以下説明する。まず、現
像スリーブ４ａの回転に伴い、Ｎ₂ 極で汲み上げられた
現像剤は、Ｓ₂ 極からＮ₁ 極と搬送される過程におい
て、現像スリーブ４ａに対して垂直に配置された規制ブ
レード４ｅによって規制され、現像スリーブ４ａ上に薄
層形成される。ここで薄層形成された現像剤が、現像主
極である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によって
前記静電潜像を現像し、その後、Ｎ₂ 極、Ｎ₃ 極の反発
磁界によって現像スリーブ４ａ上の現像剤は、現像容器
４ｆ内に戻される。

【００３２】現像スリーブ４ａには現像バイアス印加電
源４ｇによって、直流電圧と交流電圧とが重畳された電
圧が印加される。本実施の形態では、直流電圧として−
５００Ｖ、交流電圧としてピーク間電圧Ｖ_PP＝１５００
Ｖ、周波数Ｖｆ＝２０００Hzが印加されている。一般に
二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、画像は高品質になるが、逆にかぶりが発生しや
すくなるという傾向にある。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の表面電位との間
に電位差を設けることによって、かぶりを防止するよう
にしている。

【００３３】一方、給紙部から、転写ベルト駆動プーリ
７と転写ベルト従動プーリ８によって駆動される転写ベ
ルト６によって、転写材が第１の画像形成部Ｉに搬送さ
れる。

【００３４】また、回転する感光ドラム１はその表面
（光導電層上）に残存するトナーが再び現像装置４によ
り回収される。

【００３５】第２の画像形成部IIにおいても同様な工程
が行われ、別色の例えばシアントナーが被転写材に転写
される。そしてその後もこのような工程を連続的に、第
３、第４の画像形成部III 、IVにおいても行うことによ
り多色のトナーの転写を転写材に対して行ない、所望の
カラー画像を形成することができる。

【００３６】つづいて、本実施の形態における帯電装置
２、つまり磁気ブラシ帯電装置２について説明する。こ
の磁気ブラシ帯電装置２は、内部にマグネットローラ９
ｂが設けられた回転自在の外径１６mmの非磁性の帯電ス
リーブ９ａ上に、磁性キャリヤ（磁性粒子）９ｅを磁界
によって担持することにより接触帯電部材としてのブラ
シ状の磁気ブラシを構成し、磁性キャリヤ９ｅを感光ド
ラム１表面に接触させるとともに、帯電スリーブ９ａを
矢印Ｒ９方向に回転させることによって磁性キャリヤ９
ｅを同方向に搬送する。回転された磁性キャリヤ９ｅ
は、規制ブレード（キャリヤ規制部材）９ｃによって層
厚が規制される。感光ドラム１が矢印Ｒ１方向に回転速
度１００mm／sec で回転するのに対して、帯電スリーブ
９ａは、矢印Ｒ９方向に１５０mm／sec で回転してい
る。そして帯電スリーブ９ａに、帯電バイアス印加電源
９ｄによって帯電バイアスを印加することにより、磁性
キャリヤ９ｅから電荷が感光ドラム１上に与えられ、感
光ドラム１表面は、帯電バイアスに対応した電位に帯電
される。なお、帯電スリーブ９ａの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。

【００３７】また、磁性キャリヤ９ｅとしては、平均粒
径が１０〜１００μｍ、飽和磁化が２０〜２５０emu ／
cm³ 、抵抗が１×１０² 〜１×１０¹⁰Ω・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の欠陥
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。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、本実
施の形態においては、平均粒径２５μｍ、飽和磁化２０
０emu ／cm³ 、抵抗が５×１０⁶ Ω・cmの磁性粒子を用
いた。

【００３８】ここで、磁性キャリヤ９ｅの抵抗値は、底
面積が２２８mm² の金属セルに磁性キャリヤ９ｅ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。

【００３９】磁性キャリヤ９ｅとしては、樹脂中に磁性
材料としてマグネタイトを分散させ、導電化及び抵抗調
整のためにカーボンブラックを分散させて形成した樹脂
キャリヤ、又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、又はフェラ
イト等のマグネタイト単体表面樹脂でコーティングし抵
抗調整を行ったもの等を用いることができる。

【００４０】上述の磁性キャリヤ９ｅは、帯電スリーブ
９ａ表面に担持されて感光ドラム１表面に当接され、ニ
ップ幅が６mmのニップ部を形成する。

【００４１】次に、磁気ブラシ帯電装置２に周波数が１
０００Hz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説明する。振幅を
大きくすることにより、印加バイアスのＤＣ成分と１周
目帯電電位の差は小さくなる。さらに詳しく説明する
と、磁気ブラシ帯電装置２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ΔＶ＝｜Ｖ
ｄｃ−Ｖｓ｜がほぼ４０Ｖ以下になると帯電の均一性も
良好になる。そこで、本実施の形態においては、直流電
圧−７００Ｖに対して短形状の交番電圧１０００Hz、８
００Ｖを重畳したバイアスを磁気ブラシ帯電装置２に印
加することにより良好な帯電性を得ることができた。

【００４２】また、帯電スリーブ９ａ内に内蔵されたマ
グネットローラ９ｂは図３（ａ）に示すとおり、画像形
成時には、帯電スリーブ９ａの回転方向に沿っての規制
ブレード９ｃの上流側にＳ極同士（Ｓ₁ 極とＳ₂ 極）が
並んで配置されている。このため、感光ドラム対向位置
を通過し、Ｓ₃ 極にて帯電容器９ｆ内に取り込まれた磁
性キャリヤ９ｅはＳ₂ 極まで搬送されるとこれに隣接し
たＳ₁ 極の存在により反発磁界を受け、帯電スリーブ９
ａ上を摩擦力のみでそのまま搬送されるか、又は帯電ス
リーブ９ａ上から剥ぎ取られるかし、帯電容器９ｆ背面
の壁９ｆ₁ に沿って上方へと押し上げられる。さらに押
されて、ついにはＳ₁ 極に引かれる領域へと到達し、再
び規制ブレード９ｃを通過していく。このようにして磁
性キャリヤ９ｅは循環し、混入トナーによる局所的な汚
染が防止される。

【００４３】上述の画像形成時に対し、非画像形成時に
は、マグネットローラ９ｂは、図３（ｂ）に示すよう
に、Ｓ₁ 極が感光ドラム対向位置まで回転する。このた
め、規制ブレード９ｃ位置での磁性キャリヤ９ｅの搬送
性が著しく低下し、感光ドラム対向位置には磁性キャリ
ヤ９ｃは搬送されてこなくなる。なお、この状態では帯
電スリーブ９ａは、回転していてもしていなくてもよ
い。

【００４４】図４は、本実施の形態の磁気ブラシ帯電装
置２の概略断面図であり、穂切りに有効な極位置を説明
するためのものである。なお、図４（ａ）〜（ｃ）中の
矢印は、磁性キャリヤ９ｅの流れを示すものである。

【００４５】図４（ａ）は、マグネットローラ９ｂのＳ
₁ 極が規制ブレード９ｃ位置にある場合で、このとき規
制ブレード９ｃ位置での磁性キャリヤ９ｅの搬送性は、
上方にある磁性キャリヤ９ｅに重力も作用し、また磁性
キャリヤ９ｅをＳ₁ 極が引き付けはするが、磁性キャリ
ヤ９ｅには、これを規制ブレード９ｃから下流側へ引き
出す磁力がなく、むしろＳ₁ 極に引き付けられる力が作
用する。また、Ｓ₂ 極−Ｓ₁ 極間の搬送力が反発磁界に
より著しく低下するため、図中の領域Ｅには磁性キャリ
ヤ９ｅがほとんど搬送されてこない。したがって、規制
ブレード９ｃを通過してくる磁性キャリヤ９ｅは規制ブ
レード９ｃの規制力も相俟って感光ドラム対向位置でそ
の最近接距離を埋める量はなくなる。

【００４６】図４（ｂ）のように、Ｓ₁ 極が少しでも規
制ブレード９ｃよりも上流側にある場合は規制ブレード
９ｃの上流からＳ₁ 極の間に磁性キャリヤ溜まりがで
き、そこからの押しだし力により磁性キャリヤ９ｅをコ
ートするため穂切りにならない。

【００４７】より好ましくは、図４（ｃ）のように、帯
電スリーブ９ａ内のマグネットローラ９ｂの同極同士
（Ｓ₁ 極とＳ₂ 極）が隣り合った磁極間の周方向にかか
る力が搬送逆方向から搬送方向に切り替わる位置と、隣
り合った同極のうち、上流側に位置する方の磁極Ｓ₂ の
位置との間の領域が、規制ブレード９ｃの位置を含むと
よい。その際、規制ブレード９ｃから搬送する力はまっ
たく逆方向であり、完全な穂切りの状態が得られる。搬
送方向にかかる磁力はＳ₁ 極、Ｓ₂ 極間のほぼ中央で方
向が入れ替わっている。

【００４８】また、穂切るためにマグネットローラ９ｂ
を回転している間、感光ドラム対向位置の磁力は弱ま
り、感光ドラム１に磁性キャリヤ９ｅが付着していく可
能性がある。感光ドラム表面電位と、帯電スリーブ印加
バイアスに差がある場合、その電位差により磁性キャリ
ヤ９ｅがその電位差を埋めるように感光ドラム１に付着
していく。したがって、帯電スリーブ９ａの電位はマグ
ネットローラ９ｂ回転時には０Ｖ制御、又はＯＦＦ状態
にしておく必要がある。

【００４９】また、マグネットローラ９ｂの極を動かす
ことにより、規制ブレード９ｃ裏側で凝集していた磁性
キャリヤ９ｅを一旦ほぐすことができるため、撹拌性を
さらに向上させることができる。

【００５０】このように、上述のマグネットローラ９ｂ
を回転移動させて極を変化させる手段（不図示）が、感
光ドラム１表面の非画像形成領域の少なくとも一部にお
ける感光ドラム１表面と磁気ブラシとの接触領域を少な
くする手段として作用する。

【００５１】以下に、穂切りを行うタイミングについて
説明する。

【００５２】本実施の形態で用いた、図１のタンデム方
式の画像形成装置において、第１の画像形成部Ｉの転写
位置から第４の画像形成部IVの転写位置までの距離は３
００mmである。また、感光ドラム１表面の移動方向に沿
っての帯電位置から転写位置までの感光ドラム１上の距
離は６４．２mmであり、転写位置から帯電位置までは３
０mm、転写ベルト６による転写材の搬送速度は１１７mm
／sec である。従来は、転写材の先端が第１の画像形成
部Ｉの転写位置に来るタイミングから転写材の後端が第
４の画像形成部IVの転写位置を通過し終えるまではすべ
ての画像形成部で回転し続けていたが、本実施の形態に
おいては、例えば、第１の画像形成部Ｉの転写位置を転
写材後端が通過し、さらに転写残トナーを磁気ブラシ帯
電装置２で回収してから転写材の後端が第４の画像形成
部IVを通過し、第４の画像形成部IVで転写残トナーを回
収し終えるまでの間は、帯電が不要のため、磁性キャリ
ヤ９ｅは穂切ることができる。搬送方向の長さが２１０
mmの転写材（Ａ４）だとすると、従来は（６４．２＋２
１０＋３０）／＝１１７＝約２．６秒回転し続けたのに
対し、本実施の形態では、帯電領域以外は穂切ることが
でき、２１０／１１７＝約１．８秒でよい。連続通紙の
場合は紙間の長さが８０mmであるが、その間、すべて穂
切ることができるため、回転数を大幅に減らすことがで
きる。他の画像形成部についても同様である。

【００５３】また、黒単色モードを選択した場合、イエ
ロー、マゼンタ、シアンは不要となる。その間は帯電、
現像の高圧はＯＦＦとする。従来はそれぞれ共通のモー
タ駆動で回転しているため、駆動を制御するクラッチを
切ることにより駆動を停止させていた。本実施の形態で
は各画像形成部の磁気ブラシ帯電装置２の帯電スリーブ
９ａは共通のモータにより駆動しかつクラッチを省略し
ているため、帯電スリーブ９ａは帯電不要のタイミング
でも回転し続ける。このため、感光ドラム１の摩耗を促
進し、寿命を縮める。したがって、磁気ブラシの当接圧
を軽減するか又は完全に非接触の状態にすることが望ま
しい。

【００５４】そこで、本実施の形態では帯電不要の黒単
色モード時は、図３（ａ）における磁気ブラシ帯電装置
２のマグネットローラ９ｂの磁極位置を１００°ずらし
て（回転させて）、図３（ｂ）に示すように、同極同士
が隣接した極間が感光ドラム対向位置に存在するように
している。

【００５５】次に、補助帯電装置（補助帯電手段）１０
について説明する。

【００５６】トナー像転写後の感光ドラム１表面には、
転写残トナーが残留している。この転写残トナーはま
ず、そのまま磁気ブラシ帯電装置２を通過させるとゴー
ストが発生してしまう。感光ドラム１と接触した磁気ブ
ラシ下を転写残トナーが通過しても、ほとんどの場合、
前画像の形状を留めたままであり、適正な帯電条件にお
ける磁気ブラシの設定下では均一に分散しているような
ことはなかった。そこで、感光ドラム１の回転に伴い帯
電領域に到達した転写残トナーを磁気ブラシに取り込
み、前画像の履歴を消してしまうことが必要となる。こ
のとき、直流電圧を磁気ブラシに印加するのみでは磁気
ブラシ帯電装置２へのトナーの取り込みは十分に行われ
ないが、交番電圧を磁気ブラシに印加すると、感光ドラ
ム−帯電装置間の電界による振動効果によって、比較
的、磁気ブラシ帯電装置２へのトナーの取り込みが容易
に行われる。

【００５７】しかしながら、帯電領域に到達した転写残
トナーの帯電量によって磁気ブラシへの取り込みが非常
に困難な場合が生じる。つまり転写残トナーが帯電して
いる以上、磁気ブラシと感光ドラム１間の電位差や、転
写残トナーと感光ドラム１間の鏡映力が取り込み性に大
きく影響を及ぼす。また、本実施の形態では画像形成領
域のみ帯電し、それ以外は磁性キャリヤ９ｅの穂を切っ
ているため、画像形成領域後端で穂切った後に、搬送さ
れてくる転写残トナーは磁性キャリヤ９ｅで取り込むこ
とはできない。

【００５８】以下に、まず帯電領域中に到達する転写残
トナーについて説明する。

【００５９】ここで、磁気ブラシ帯電装置２の印加電圧
に対し、通過する感光ドラム１表面電位は等しく帯電さ
れることが理想であるが、実際、磁気ブラシ帯電装置２
の接触部にも幅があり、最終的にほぼ等しい電位に帯電
されるとしても、接触部通過初期に十分な帯電が得られ
ていないため、そこに磁気ブラシ帯電装置２と感光ドラ
ム１間の電位差が生じている。本実施の形態の場合、磁
気ブラシ帯電装置２のＶｄｃを−７００Ｖと設定してい
るため、接触部通過初期で感光ドラム表面電位がそれよ
り低い領域では、正帯電トナーは磁気ブラシ方向へ取り
込まれ易いが、負帯電トナーは取り込まれない。また、
転写残トナーの帯電量が極端に大きく、感光ドラム１と
の鏡映力が大きすぎても感光ドラム１上に残ってしま
う。したがって、本来、負帯電性のトナーではあるが転
写残トナーは正帯電されていることが望ましい。ただ
し、正帯電されていなくても、帯電量の絶対値が十分小
さければ、磁気ブラシによって強制的に掻き取られる効
果は期待できる。

【００６０】実際、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も多いが、等し
い転写効率であっても、転写電流によって転写残トナー
の帯電量分布は大きく異なり、また長期にわたり使用す
ると現像剤自体が劣化し、転写効率が低下してくるた
め、負帯電のまま感光ドラム１上に残るトナー比率も増
えてくる。そこで転写電流を強めたり、転写残トナーを
反転極性に帯電せしめる手段を持つことが好ましい。

【００６１】本実施の形態においては、図７に示すよう
に、転写装置５と磁気ブラシ帯電装置２との間に、補助
帯電装置（補助帯電手段）１０として、毛足長さが６m
m、導電性繊維のレーヨンのブラシ（補助帯電部材）を
感光ドラム１表面に当接させた。このとき感光ドラム１
との当接ニップのニップ幅は７mmであった。さらにこの
レーヨンのブラシに帯電極性とは逆のプラス５００Ｖの
直流電圧を印加した。このブラシは、プラスのバイアス
を印加していることにより、負極性の転写残トナーは一
時的にこのブラシ内に捕獲され、除電された後、再び感
光ドラム１表面に送り出される。この際、ブラシ表面に
トナーが蓄積してくると、保持量の限界に達し、除電さ
れたトナーから次々とドラム上へ戻されていく。したが
って、磁気ブラシ帯電装置２と感光ドラム１との接触部
に侵入するトナーは帯電極性と逆極性のもの、又は除電
されて帯電量の低いものに限られ、磁気ブラシにほぼ回
収されることになる。この時点で前画像の履歴は失わ
れ、ゴーストが発生する直接的要因が解消される。

【００６２】さらに、一旦、磁気ブラシに回収されても
正帯電されたままであると、磁気ブラシと感光ドラム１
との電位差の関係は前述したとおりであるため吐き出さ
れることなく磁気ブラシ内に蓄積し、トナーの抵抗値等
にもよるが、磁気ブラシ帯電装置２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ということがある。また仮に磁気
ブラシ帯電装置２の遠心力等で感光ドラム１上に吐き出
されたとしても、正規の負極性帯電でなければ非画像形
成領域において現像装置４で回収されず、残ってしま
う。

【００６３】そこで一旦、磁気ブラシ内に取り込まれた
ら今度は正規の負帯電トナーに転じてはじめて長期安定
したクリーナレスプロセスが完成する。これは、トナー
と磁気ブラシの磁性キャリヤ９ｅの摩擦帯電系列が、ト
ナーの方が負極性寄りにある組み合わせを設定すること
により実現することができる。本実施の形態において
は、バインダー樹脂にポリエステルを用いたネガトナー
に対し、磁性キャリヤ９ｅとしてフェライト等のマグネ
タイト単体表面樹脂でコーティングし抵抗調整を行った
ものを用いた。さらに本実施の形態の特徴であるところ
のマグネットローラ９ｂの磁極構成と回転により混入ト
ナーの帯電性を安定化できる。

【００６４】次に磁気ブラシ帯電装置２が画像形成領域
を帯電して穂切られた後の転写残トナー回収方法を説明
する。図５（ａ）は画像形成領域（領域１）での各電位
の関係を示している。磁気ブラシ帯電装置２で回収さ
れ、吐き出されたトナーは負極性の電荷を持っており、
現像領域では図中Ｖbackの電界により現像装置側へと回
収される。ところが穂切られて帯電しない非画像形成領
域（図５（ｂ）の領域２）で転写残トナーが磁気ブラシ
帯電装置２を通過した場合、そのまま補助帯電装置１０
に正極の電界が印加され続けると、正極性を持ったトナ
ーが多く通過し、現像スリーブ９ａの回転を制止して高
圧をＯＦＦするだけでは補助帯電後のままの電位である
感光ドラム１上からトナーを回収することはできない。
また現像スリーブ９ａを回転しても相応の電位設定にし
なければ、かえって現像してしまうことになる。正極性
に帯電したトナーを回収するためには現像スリーブ９ａ
上の電位が感光ドラム１上電位よりも負極性側に高くな
ければならないが、それが現像スリーブ９ａ上のトナー
を感光ドラム１側に現像してしまう設定であるため、不
可能である。

【００６５】現像装置内にトナーを回収するための条件
は、そのトナーが正規の負極性に帯電していることと、
図中Ｖbackに相当する電位差が存在することである。そ
こで本実施の形態では画像形成領域を帯電し終え、磁気
ブラシを穂切る時点での感光ドラム１上の位置から補助
帯電装置１０の印加バイアスを＋５００Ｖから−２５０
Ｖに切り替えている。このとき補助帯電装置１０通過後
電位は−２００Ｖ程度となり、同じ感光ドラム１上の位
置が現像領域に到達するタイミングで現像バイアスを０
Ｖに制御すると、図５（ｂ）に示されるようなＶback電
位がとれるようになる。そのとき補助帯電装置１０を通
過して現像領域に到達するトナーは負極性のものに限ら
れ、現像装置で回収することが可能となる。

【００６６】また、この領域は非画像形成領域であるた
め、もともと補助帯電装置１０と磁気ブラシ帯電装置２
の組み合わせにより除去していたゴーストが発生するこ
とはない。そして従来、磁気ブラシ帯電装置２で回収し
ていた転写残トナーが直接、現像装置で回収されるた
め、磁気ブラシのトナー付着による劣化も押さえること
ができた。

【００６７】さらに、補助帯電装置１０上に残留してい
た負極性のトナーが同時に吐き出され、現像で回収でき
る。つまり補助帯電装置１０のブラシ（補助帯電部材）
の清掃効果も得られるのである。

【００６８】図７は感光ドラム１周りの構成該略図であ
り、図中ａ〜ｅは感光ドラム１周りの各要素間の距離を
示している。図６は各要素の動作タイミングを示してい
る。図中ａ〜ｄは図７中の感光ドラム１上の距離ａ〜ｄ
を感光ドラム上の位置が回転して移動する時間である。

【００６９】まず、転写材先端に相当する位置で補助帯
電装置１０に＋５００Ｖが印加される。次いで帯電、現
像、転写が動作し、転写材の後端に相当する感光ドラム
１の位置ではやはり補助帯電装置１０から順に切り替わ
っていく。このとき領域１から領域２に移行するとし
て、補助帯電装置１０は、＋５００Ｖから−２５０Ｖ
に、磁気ブラシ帯電装置２は帯電する状態から穂切った
状態に、現像は約−５００Ｖから０Ｖに切り替わる。な
お、転写は印加し続けている。

【００７０】以上のような構成において、耐久試験を行
ったところ磁気ブラシ帯電装置２の寿命の大幅な向上が
見られた。

【００７１】なお、本発明は、接触帯電装置が必ずしも
磁気ブラシ帯電装置２である必要はなく、また、非画像
形成領域で穂切りなどの手段で非接触とする必要はな
く、磁気ブラシを感光ドラム１から離間させることによ
り、感光ドラム１に対して磁性キャリヤ９ｅが非接触と
なるようにしてもよい。なお、上述のように、穂切りや
磁気ブラシの離間によって、磁性キャリヤ９ｅと感光ド
ラム１表面との接触領域を完全になくす代わりに、同様
の穂切りや磁気ブラシの離間によって磁性キャリヤ９ｅ
と感光ドラム１表面との接触領域を少なくするようにし
てもよい。この場合も相応の効果を上げることができ
る。さらに、穂切りや磁気ブラシの離間を行うことな
く、帯電スリーブ９ａの回転を停止させるだけでも、磁
気キャリヤ９ｅによる感光ドラム１表面の摺擦を低減さ
せることができるので、磁気ブラシや感光ドラム１の寿
命を延ばすことが可能である。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
接触帯電部材に混入される転写残トナーを減少させるこ
とができるので、接触帯電部材による像担持体の帯電を
良好に行うことができるとともに、接触帯電部材の寿命
を延ばすことができる。

【００７３】また、接触帯電部材と像担持体との接触時
間を短くして、接触帯電部材及び像担持体の寿命を延ば
すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦
断面図。

【図２】本発明で用いた２成分現像剤の現像装置の概略
構成を示す縦断面図。

【図３】（ａ）は磁性キャリヤを感光ドラムに接触させ
た状態の磁気ブラシを示す縦断面図。（ｂ）は磁性キャ
リヤを穂切った状態の磁気ブラシを示す縦断面図。

【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、マグネットローラ
の回転移動による磁性キャリヤの状態の変化を示す縦断
面図。

【図５】（ａ）は、図６の領域１における各装置の電位
を説明する図。（ｂ）は、図６の領域２における各装置
の電位を説明する図。

【図６】図７のａ〜ｅにおける各装置の電位を示すタイ
ミングチャート。

【図７】感光ドラム表面における各装置間の距離を説明
する図。

【符号の説明】

１像担持体（感光ドラム）２帯電手段（磁気ブラシ帯電装置）３露光手段（露光装置）４現像手段（現像装置）５転写手段（転写装置）９ｅ磁性粒子（磁性キャリヤ）１０補助帯電手段（補助帯電装置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に電荷注入層を有する像担持体と、
該像担持体に接触配置された接触帯電部材を有し該接触
帯電部材に帯電バイアスを印加することで前記像担持体
表面を均一に帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持
体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記
静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する
現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段
とを備え、前記現像手段が、前記トナー像の転写後に前
記像担持体表面に残った転写残トナーを回収するクリー
ニング手段を兼ねる画像形成装置において、前記像担持体表面の移動方向に沿っての前記転写手段の
上流側でかつ前記帯電手段の上流側に配置され、前記転
写残トナーにバイアスを印加する補助帯電手段を備え、該補助帯電手段に印加するバイアスの極性を、前記像担
持体表面における画像形成領域と非画像形成領域とで切
り替える、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記非画像形成領域の少なくとも一部に
おける前記像担持体表面と前記接触帯電部材との接触領
域を少なくする手段を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記非画像形成領域の少なくとも一部に
おいて前記像担持体表面と前記接触帯電部材とを非接触
とする手段を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記接触帯電部材が、前記像担持体表面
に接触する磁性粒子を有する磁気ブラシである、ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像形成
装置。
【請求項５】前記現像手段に印加する現像バイアスを
前記画像形成領域と非画像形成領域とで切り替える、ことを特徴とする請求項１、２、３、又は４に記載の画
像形成装置。