JPH06186892A

JPH06186892A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06186892A
Application number: JP4337463A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田; Kunio Shigeta; 邦男重田; Yukie Hosogoezawa; 幸恵細越澤; Masakazu Fukuchi; 真和福地; Shizuo Morita; 静雄森田; Hiroyuki Nomori; 弘之野守
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 1994-07-08

Abstract

(57)【要約】【目的】トナー回収を簡単な構成で行い、かつオゾン
の発生がなく、極めて安定した均一な帯電を行うことの
できる画像形成装置を提供する。【構成】感光体ドラム10周縁にクリーニング手段を兼
ねた磁気ブラシによる帯電装置20、トナー回収ローラ5
3、スクレパーブレード54、露光部15及び現像器30を配
置した画像形成装置において、前記クリーニング手段を
兼ねる帯電装置20は現像器30上方に配置されると共に、
感光体ドラム10より回収されたトナーが像露光通路を通
って落下して現像器30へ回収されることを特徴とする画
像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、静電
記録装置等の静電転写プロセスを利用する画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式による画像形成装置
において、感光体ドラム等の像形成体の帯電には、一般
にコロナ帯電器が使用されていた。このコロナ帯電器
は、高電圧を放電ワイヤに印加して、放電ワイヤの周辺
に強電界を発生させ気体放電を行うもので、その際発生
する電荷イオンを像形成体に吸着させることにより帯電
が行われる。

【０００３】このような従来の画像形成装置に用いられ
ているコロナ帯電器は、像形成体と機械的に接触するこ
となく帯電させることができるため、帯電時に像形成体
を傷付けることがないという利点を有している。しかし
ながら、このコロナ帯電器は高電圧を使用するために感
電したり、リークする危険があり、かつ気体放電に伴っ
て発生するオゾンが人体に有害であり、像形成体の寿命
を短くするという欠点を有していた。また、コロナ帯電
器による帯電電位は温度，湿度に強く影響されるので不
安定であり、さらに、コロナ帯電器では高電圧によるノ
イズの発生があって通信端末機や情報処理装置として電
子写真式画像形成装置を利用する場合の大きな欠点とな
っている。

【０００４】このようなコロナ帯電器の多くの欠点は、
帯電を行うのに気体放電を伴うことに原因がある。

【０００５】そこで、コロナ帯電器のような高圧の気体
放電を行わず、しかも像形成体に機械的損傷を与えるこ
となく、該像形成体を帯電させることのできる帯電装置
として、磁石体を内包した円筒状の搬送担体上に磁性粒
子を吸着して磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシで像
形成体の表面を摺擦することにより帯電を行うようにし
た帯電装置が特開昭59-133569号、特開平4-21873号、特
開平4-116674号公報に開示されている。上記帯電装置は
現像剤のトナーの帯電と逆極性のバイアス電圧を磁気ブ
ラシに印加することにより像形成体のクリーニングも行
うことが可能である。

【０００６】従来の画像形成装置において、クリーニン
グ時に回収される現像剤のトナーの処理は回収トナーを
一旦廃トナーボックスに収容したのち現像装置の現像剤
又はトナーの溜まりに送出するか直接現像装置の現像剤
又はトナーの溜まり等に送出しているが、このトナー回
収サイクルのため特別な搬送装置を用いるため複雑な構
成となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の装置
において複雑な構成となっている現像剤のトナー回収サ
イクルを簡単な構成で行い、かつ像形成体の絶縁破壊や
オゾンの発生がなく、極めて安定した均一な帯電を行う
ことのできる画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体周
囲にクリーニング手段、露光手段及び現像手段を配置し
た画像形成装置において、前記クリーニング手段は前記
現像手段上方に配置されると共に、前記像形成体より回
収されたトナーが像露光通路を通って落下して前記現像
手段へ回収されることを特徴とする画像形成装置によっ
て達成される。

【０００９】また、前記露光手段の露光中はこぼれ防止
板により前記回収トナーの落下を防止する一方、前記露
光手段の非露光中はこぼれ防止板の動作により前記回収
トナーを落下させること、前記クリーニング手段は帯電
手段をも兼用すること、前記露光手段の像露光と同期し
てこぼれ防止板が像露光通路を解放することを特徴とす
る上記画像形成装置は好ましい実施態様である。

【００１０】

【作用】本発明においては、前記クリーニング手段は前
記現像手段上方に配置されると共に、前記像形成体より
回収されたトナーが像露光通路を通って落下して前記現
像手段へ回収されるようにしたので、現像剤のトナー回
収サイクルを簡単な構成で実現可能とした。

【００１１】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例について説
明する。

【００１２】（実施例１）以下図面を用いて本発明の実
施例１について説明する。

【００１３】図１は本発明の画像形成装置の一実施例の
構成の概要を示す断面図である。図において、10は矢示
（時計）方向に回転する像形成体である（−）帯電のＯ
ＰＣから成る感光体ドラムで、その周縁部には後述する
クリーニング手段を兼ねる帯電手段である帯電装置20、
トナー回収ローラ53、スクレパーブレード54、こぼれ防
止板17、露光装置からの像光Ｌの入射する露光部15、現
像手段である現像器30、転写ベルト13等が設けられてい
る。

【００１４】前記感光体ドラム10、帯電装置20、トナー
回収ローラ53、スクレパーブレード54、こぼれ防止板1
7、現像器30は画像形成のプロセス部材としてプロセス
カートリッジ18に組み込まれ一体化して装置本体に対し
着脱可能にされていると共に、クリーニング手段を兼ね
る帯電装置20は現像器30上方に配置され感光体ドラム10
より回収されたトナーが像露光通路を通って落下して現
像器30へ回収されるように配置されている。プロセスカ
ートリッジ18は側面に突出したガイド部材18Ａ，18Ｂが
装置本体に設けられたガイド部材19Ａ，19Ｂに嵌合し案
内されて着脱される。プロセスカートリッジ18が装置本
体に装着されると、動力伝達系の噛み合い、コネクタの
電源部あるいは制御部への接続が行われ画像形成を可能
とする状態になる。

【００１５】こぼれ防止板17は、図示省略したつる巻バ
ネなどの弾性部材によって常時は図１に実線で示すよう
にプロセスカートリッジ18の露光窓18Ｃを閉鎖して、回
収したトナーが像露光通路を通って現像器30への落下を
可能にしているが、露光時には図示省略した回動手段に
よって前記弾性部材の力に抗して図１の破線で示す位置
に回動軸17ａを中心に時計方向に回動され露光窓18Ｃと
像露光通路を解放し落下するトナーの受け皿となりトナ
ーこぼれを防止している。

【００１６】転写ベルト13の保持ローラ13Ａは、前記プ
ロセスカートリッジ18が離脱している時及び転写時以外
は図示省略した弾性部材により保持ローラ13Ｂの回動軸
中心に保持ローラ13Ａが下方に位置するように付勢され
ていて、感光体ドラム10周面より離間されている。転写
時には装置本体制御部の制御によって作動する例えばソ
レノイドやモータ等によって保持ローラ13Ａが上記弾性
部材の力に抗して反時計方向に回動され、転写ベルト13
は所定の圧力をもって感光体ドラム10に当接されるよう
になっている。

【００１７】なお、こぼれ防止板17はプロセスカートリ
ッジの着脱時に連動して開閉する構成としてもよい。

【００１８】本実施例のコピープロセスの基本動作は、
図示しない操作部よりコピー開始指令が図示しない制御
部に送出されると、制御部の制御により、感光体ドラム
10は矢示方向に回転を始める。感光体ドラム10の回転に
従いその周面は、後述する帯電装置20により一様に帯電
され通過する。露光部15において感光体ドラム10上に
は、画像記録手段等からの例えばレーザビームの像光Ｌ
による画像の書き込みが行われ、画像に対応した静電潜
像が形成される。

【００１９】現像器30内には二成分現像剤があって撹拌
スクリュー33A,33Bによって撹拌されたのち、磁石体ロ
ーラ32の外側にあって回転する現像スリーブ31外周に付
着して現像剤の磁気ブラシを形成し、現像スリーブ31に
は所定のバイアス電圧が印加されて、感光体ドラム10に
対向した現像領域において反転現像が行われトナー像が
形成される。なお、現像器30は二成分現像剤に限らず一
成分現像剤を用いるものでもよい。

【００２０】給紙カセット40からは、記録紙Ｐが一枚ず
つ第１給紙ローラ41によって繰り出される。この繰り出
された記録紙Ｐは、感光体ドラム10上の前記トナー像と
同期して作動する第２給紙ローラ42によって感光体ドラ
ム10上に送出される。そして転写ベルト13の作用によ
り、感光体ドラム10上のトナー像が記録紙Ｐ上に転写さ
れ、感光体ドラム10上から分離される。トナー像を転写
された記録紙Ｐは搬送手段を経て定着装置43へ送られ、
熱定着ローラ及び圧着ローラによって挟持され、溶融定
着されたのち装置外へ排出される。記録紙Ｐに転写され
ずに残ったトナーを有して回転する感光体ドラム10の表
面は、クリーニング用のバイアス電圧に切り替えられた
帯電装置20の磁気ブラシ21Ａにより清掃されて次回の画
像記録に待機する。

【００２１】帯電装置20の磁気ブラシ21Ａによって回収
されたトナーはトナーと逆極性のバイアス電圧を印加さ
れたトナー回収ローラ53に移転し、さらにスクレパーブ
レード54によって掻き取られ、こぼれ防止板17が退避し
て解放されている像露光通路を横切って現像器30の現像
剤溜まりに落下する。上記クリーニング時には現像器30
の現像スリーブ31は回転していて回収されたトナーは現
像剤溜まりに搬入混合される。

【００２２】図３は図１の画像形成装置に用いられる帯
電装置20の一実施例を示す断面図である。図において、
21は磁性粒子、22は例えばアルミニウムなどの非磁性か
つ導電性の金属からなる磁性粒子21の搬送担体である帯
電ローラで、その表面は磁性粒子21の安定な均一搬送の
ために表面の平均粗さを２〜15μｍとすることが好まし
い、平滑であると搬送は十分に行えなく、粗すぎると表
面の凸部から過電流が流れ、どちらにしても帯電ムラが
生じ易い。上記の表面粗さとするにはサンドブラスト処
理が好ましく用いられる。また、帯電ローラ22の直径は
５〜20mmが好ましい。上記径とすることにより帯電に必
要な接触領域を確保する。接触領域が必要以上に大きい
と帯電電流が過大となるし、小さいと帯電ムラが生じ易
い。また上記のように小径とした場合、遠心力により磁
性粒子21が飛散あるいは感光体ドラム10に付着し易いた
めに、帯電ローラ22の線速度を遅くすることが好まし
い。23は帯電ローラ22の内部に固定して配設された柱状
の磁石体で、この磁石体23は図に示すように周縁に帯電
ローラ22表面で500〜1,000ガウスとなるようにＳ極及び
Ｎ極を配置して着磁されている。この磁極の内感光体ド
ラム10に最も近接した帯電部の磁極23ａを主磁極という
ことにする。帯電ローラ22は磁石体23に対し回動可能に
なっていて、感光体ドラム10との対向位置で0.5〜1.0mm
の間隙に保持され感光体ドラム10の移動方向と同方向に
1.2〜2.0倍の周速度で回転させられる。

【００２３】前記磁石体23の感光体ドラム10に最も近接
した主磁極23ａの位置は、帯電ローラ22と感光体ドラム
10との最近接した位置、即ち感光体ドラム10の中心と帯
電ローラ22の中心を結ぶ中心線の両側にあって、帯電ロ
ーラ22の中心と主磁極23ａと結ぶ直線の前記中心線とな
す角度θは、実験の結果、−15°≦θ≦15°の範囲にあ
るのが好ましいことが判明した。

【００２４】感光体ドラム10は、導電基材10ｂとその表
面を覆う感光体層10ａとからなり、導電基材10ｂは接地
されている。

【００２５】24は前記帯電ローラ22と導電基材10ｂとの
間にバイアス電圧を付与するバイアス電源で、帯電ロー
ラ22はこのバイアス電源24を介して接地されている。

【００２６】前記バイアス電源24は帯電すべき電圧と同
じ値に設定された直流成分に交流成分を重畳した帯電用
の交流バイアス電圧とクリーニング用の交流バイアス電
圧を図示しないＣＰＵの制御により切り替え供給する電
源で、帯電のためには、帯電ローラ22と感光体ドラム10
との間の間隙の大きさ、感光体ドラム10を帯電する帯電
電圧等によって異なるが、間隙は0.1〜５mmの間に保持
される場合、帯電すべき電圧とほぼ同じ−500Ｖ〜−1,0
00Ｖの直流成分に、ピーク値間電圧（Ｖ_P-P）200〜3,50
0Ｖ（周波数0.3〜10ＫHz）の交流成分を重畳した交流バ
イアス電圧を保護抵抗Ｒを介して供給することにより、
好ましい帯電条件を得ることができる。また、クリーニ
ングのためには、現像剤のトナーと帯電極性と逆の電圧
に上記交流電圧成分を重畳した交流バイアスを保護抵抗
Ｒを介して供給することにより、好ましいクリーニング
を行うことができる。なおバイアス電源24は、直流成分
は定電圧制御を、交流成分は定電流制御を行っている。

【００２７】25は前記磁性粒子21の貯蔵部を形成するケ
ーシングで，このケーシング25内に前記帯電ローラ22と
磁石体23が配置されており、またケーシング25の出口に
は磁気ブラシ21Ａの規制手段である規制板26が設けてあ
って、帯電ローラ22に付着して搬出される磁性粒子21層
の厚さを規制するようになっている。規制板26と帯電ロ
ーラ22との間隙は磁性粒子21の搬送量即ち帯電領域にお
ける帯電ローラ22上の磁性粒子21の存在量が10〜300mg/
cm²特に好ましくは30〜150mg/cm²となるよう調整され
る。感光体ドラム10と帯電ローラ22との間隙は厚さを規
制された磁性粒子21の磁気ブラシで接続される。27は磁
性粒子21の偏りを修正する板状部材を軸の回りに有する
回転体から成る撹拌板である。

【００２８】上記実施例の帯電装置20に使用される磁性
粒子21の粒径及び搬送担体（帯電ローラ22）の条件につ
いて説明する。

【００２９】一般に磁性粒子の平均粒径（平均重量）が
大きいと、（イ）搬送担体上に形成される磁気ブラシの
穂の状態が粗いために、電界により振動を与えながら帯
電しても、磁気ブラシにムラが現れ易く、帯電ムラの問
題が起こる。この問題を解消するには、磁性粒子の平均
粒径を小さくすればよく、実験の結果、平均粒径150μ
ｍ以下でその効果が現れ初め、特に100μｍ以下になる
と、実質的に（イ）の問題が生じなくなることが判明し
た。しかし、粒子が細か過ぎると帯電時像形成体面に付
着するようになったり、飛散し易くなったりする。これ
らの現象は、粒子に作用する磁界の強さ、それによる粒
子の磁化の強さにも関係するが、一般的には、粒子の平
均粒径が30μｍ以下に顕著に現れるようになる。なお、
磁化の強さは20〜200emu/gのものが好ましく用いられ
る。

【００３０】以上から、磁性粒子の粒径は、平均粒径
（平均重量）が150μｍ以下、特に好ましくは100μｍ以
下30μｍ以上であることが好ましい。

【００３１】このような磁性粒子は、磁性体として従来
の二成分現像剤の磁性キャリヤ粒子におけると同様の、
鉄，クロム，ニッケル，コバルト等の金属、あるいはそ
れらの化合物や合金、例えば四三酸化鉄，γ−酸化第二
鉄，二酸化クロム，酸化マンガン，フェライト，マンガ
ン−銅系合金、と云った強磁性体の粒子、又はそれら磁
性体粒子の表面をスチレン系樹脂，ビニル系樹脂，エチ
レン系樹脂，ロジン変性樹脂，アクリル系樹脂，ポリア
ミド樹脂，エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂等の樹脂で
被覆するか、あるいは、磁性体微粒子を分散して含有し
た樹脂で作るかして得られた粒子を従来公知の平均粒径
選別手段で粒径選別することによって得られる。

【００３２】なお、磁性粒子を球状に形成することは、
搬送担体に形成される粒子層が均一となり、また搬送担
体に高いバイアス電圧を均一に印加することが可能とな
ると云う効果も与える。即ち、磁性粒子が球形化されて
いることは、（１）一般に、磁性粒子は長軸方向に磁化
吸着され易いが、球形化によってその方向性が無くな
り、従って、層が均一に形成され、局所的に抵抗の低い
領域や層厚のムラの発生を防止する、（２）磁性粒子の
高抵抗化と共に、従来の粒子に見られるようなエッジ部
が無くなって、エッジ部への電界の集中が起こらなくな
り、その結果、磁性粒子搬送担体に高いバイアス電圧を
印加しても、像形成体面に均一に放電して帯電ムラが起
こらない、という効果を与える。

【００３３】以上のような効果を奏する球形粒子には磁
性粒子の抵抗率が10³Ω・cm以上10¹²Ω・cm以下、特に10⁴
Ω・cm以上10⁹Ω・cm以下であるように導電性の磁性粒子
を形成したものが好ましい。この抵抗率は、粒子を0.50
cm²の断面積を有する容器に入れてタッピングした後、
詰められた粒子上に１kg/cm²の荷重を掛け、荷重と底面
電極との間に1,000Ｖ/cmの電界が生ずる電圧を印加した
ときの電流値を読み取ることで得られる値であり、この
抵抗率が低いと、搬送担体にバイアス電圧を印加した場
合に、磁性粒子に電荷が注入されて、像形成体面に磁性
粒子が付着し易くなったり、あるいはバイアス電圧によ
る像形成体の絶縁破壊が起こり易くなったりする。ま
た、抵抗率が高いと電荷注入が行われず帯電が行われな
い。

【００３４】さらに、本発明に用いられる磁性粒子は、
それにより構成される磁気ブラシが振動電界により軽快
に動き、しかも外部飛散が起きないように、比重の小さ
く、かつ適度の最大磁化を有するものが望ましい。具体
的には真比重が６以下で最大磁化が30〜100emu/gのもの
を用いると好結果が得られることが判明した。

【００３５】以上を総合して、磁性粒子は、少なくとも
長軸と短軸の比が３倍以下であるように球形化されてお
り、針状部やエッジ部等の突起が無く、抵抗率が好まし
くは10⁴Ω・cm以上10⁹Ω・cm以下であることが適正条件で
ある。そして、このような球状の磁性粒子は、磁性体粒
子にできるだけ球形のものを選ぶこと、磁性体微粒子分
散系の粒子では、できるだけ磁性体の微粒子を用いて、
分散樹脂粒子形成後に球形化処理を施すこと、あるいは
スプレードライの方法によって分散樹脂粒子を形成する
こと等によって製造される。

【００３６】また、トナーが磁気ブラシに混入すると、
トナーは絶縁性が高いため帯電性が低下し帯電ムラを生
じる。これを防止するにはトナーが帯電時像形成体へ移
動するようにトナーの電荷量を低くすることが必要であ
り、磁性粒子にトナーを混合し、１％のトナー濃度に調
整した条件下でトナーの摩擦帯電量を帯電極性が同じ
で、かつ１〜20μC/gとした場合、磁気ブラシへのトナ
ーの蓄積を防止できた。このことはトナーが混入しても
帯電時感光体へ付着するためと考えられる。トナーの電
荷量が大きいと磁性粒子から離れずらくなり、一方小さ
いと電気的に像形成体に移動しずらくなることが認めら
れた。

【００３７】以上が磁性粒子についての条件であり、次
に粒子層を形成して像形成体を帯電する磁性粒子の搬送
担体に関する条件について述べる。

【００３８】磁性粒子の搬送担体は、バイアス電圧を印
加し得る導電性の搬送担体が用いられるが、特に、表面
に粒子層が形成される導電性の帯電ローラの内部に複数
の磁極を有する磁石体が設けられている構造のものが好
ましく用いられる。このような搬送担体においては、磁
石体との相対的な回転によって、導電性帯電ローラの表
面に形成される粒子層が波状に起伏して移動するように
なるから、新しい磁性粒子が次々と供給され、搬送担体
表面の粒子層に多少の層厚の不均一があっても、その影
響は上記波状の起伏によって実際上問題とならないよう
に十分カバーされる。そして、搬送担体の回転による磁
性粒子の搬送速度は、像形成体の移動速度と殆ど同じ
か、それよりも早いことが好ましい。また、搬送担体の
回転による搬送方向は、同方向が好ましい。同方向の方
が反対方向の場合よりも帯電の均一性に優れている。し
かし、それらに限定されるものではない。

【００３９】なお、磁性粒子の搬送担体は、内部に固定
又は回転する磁石体を有する帯電ローラから構成される
ものに限らず、帯電ローラを有せず磁石体が回転するも
のでＮ，Ｓ交互に着磁された磁石体のみで構成されても
よい。

【００４０】また、搬送担体上に形成する粒子層の厚さ
は、規制板によって十分に掻き落されて均一な層となる
厚さであることが好ましい。帯電領域において搬送担体
の表面上の磁性粒子の存在量が多すぎると磁性粒子の振
動が十分に行われず感光体の摩耗や帯電ムラを起こすと
ともに過電流が流れ易く、搬送担体の駆動トルクが大き
くなるという欠点がある。反対に磁性粒子の帯電領域に
おける搬送担体上の存在量が少な過ぎると像形成体への
接触に不完全な部分を生じ磁性粒子の像形成体上への付
着や帯電ムラを起こすことになる。実験を重ねた結果、
帯電領域における磁性粒子の好ましい存在量Ｗは10〜30
0mg/cm²であり、さらに好ましくは30〜150mg/cm²である
ことが判明した。なお、この存在量は、磁気ブラシの接
触領域における平均値である。

【００４１】そして、搬送担体と像形成体との間隙Ｄは
0.1mm≦Ｄ≦10mmが好ましく、さらに好ましくは0.2mm≦
Ｄ≦５mmが好ましい。搬送担体と像形成体の表面間隙が
100μｍよりも狭くなり過ぎると、それに対して均一な
帯電作用する磁気ブラシの穂を形成するのが困難とな
り、また、十分な磁性粒子を帯電部に供給することもで
きなくなって、安定した帯電が行われなくなるし、間隙
が5,000μｍを大きく超すようになると、粒子層が粗く
形成されて帯電ムラが起き易く、また、電荷注入効果が
低下して十分な帯電が得られないようになる。このよう
に、搬送担体と像形成体の間隙が極端になると、それに
対して搬送担体上の粒子層の厚さを適当にすることがで
きなくなるが、間隙が100〜5,000μｍの範囲では、それ
に対して粒子層の厚さを適当に形成することができ、磁
気ブラシの摺擦による掃き目の発生を防止できる。ま
た、さらに適切な搬送量（Ｗ）と間隙（Ｄ）との間に最
も好ましい条件が存在することが明らかとなった。

【００４２】帯電を均一でかつ高速で安定に行なうには
300≦Ｗ／Ｄ≦3,000（mg/cm³)の条件が重要であった。
Ｗ／Ｄがこの範囲外の場合には帯電が不均一になること
が確認された。

【００４３】Ｄは磁性粒子の鎖長を決める要素と考えら
れる。鎖の長さに相当する電気抵抗が、帯電のし易さや
帯電速度と対応すると考えられる。一方、Ｗは磁性粒子
の鎖の密度を決める要素と考えられる。鎖の数を増やす
ことにより、帯電の均一性が向上すると考えられる。し
かしながら、帯電領域において、磁性粒子が狭い間隙を
通過するとき、磁性粒子の鎖の圧縮状態が実現している
と考えられる。この時、磁性粒子の鎖は互いに接触し、
曲がった状態で、撹乱を受けながら像形成体を摺擦して
いることになる。

【００４４】この撹乱条件が、帯電のスジなどを生じさ
せず電荷の移動を容易にし均一な帯電に有効と考えられ
る。すなわち、磁性粒子密度に相当するＷ／Ｄが小さい
ときは、磁性粒子の鎖は粗となり撹乱をうける割合が少
なく、帯電が不均一になる。Ｗ／Ｄが大となるときは、
磁性粒子の鎖は高いパッキングにより十分に形成され
ず、磁性粒子の撹乱は少ない。このことが電荷の自由な
移動を妨げ、均一な帯電が行われなくなる原因と考えら
れる。

【００４５】なお、搬送量Ｗを10mg/cm²より少くした場
合は磁性粒子の付着や帯電ムラが現れ、300mg/cm²より
多くした場合は感光体の摩耗や帯電ムラが現れ、好まし
い結果が得られなかった。その間での好ましい範囲は30
〜150mg/cm²であった。

【００４６】また、さらに上記搬送量条件下で、像形成
体と磁性粒子搬送担体との間隔をＤ（cm）とした時、Ｗ
／Ｄを300mg/cm³＜Ｗ／Ｄ＜3,000mg/cm³の条件に設定す
ることにより、より好ましい磁性粒子の付着や帯電ムラ
のない均一な帯電特性が得られることが明らかとなっ
た。300mg/cm³より少くした場合や3,000mg/cm³より大き
くした場合は磁性粒子の付着や帯電ムラが起こる現象が
みられた。

【００４７】以上の事から、好ましい条件は磁力を有す
る磁性粒子の搬送担体上に付着した磁性粒子層からなる
磁気ブラシを、移動する像形成体に接触させ、搬送担体
と像形成体との間にバイアス電界を形成することで、像
形成体の帯電を行う帯電装置において、バイアス電界に
は振動電界を用いるとともに、帯電領域での磁性粒子の
存在量Ｗが10〜300mg/cm²となるように磁性ブラシを形
成し、さらに磁性粒子の搬送担体と像形成体との間隙を
Ｄ（cm）とするとき、300≦Ｗ／Ｄ≦3,000（mg/cm³）で
あることが好ましい条件である。

【００４８】次に前述した帯電装置20の動作について説
明する。

【００４９】感光体ドラム10を矢示方向に回転させなが
ら帯電ローラ22を矢示同方向に感光体ドラム10の周速度
の0.2〜2.0倍の周速度で回転させると、帯電ローラ22に
付着・搬送される磁性粒子21の層は磁石体23の磁力線に
より帯電ローラ22上の感光体ドラム10との対向位置で磁
気的に鎖状に連結して一種のブラシ状になり、いわゆる
磁気ブラシ21Ａが形成される。そしてこの磁気ブラシ21
Ａは帯電ローラ22の回転方向に搬送されて感光体ドラム
10の感光体層10ａに接触し摺擦する。帯電ローラ22と感
光体ドラム10との間には前記帯電用の交流バイアス電圧
が印加されているので、導電性の磁性粒子21を経て感光
体層10ａ上に電荷が注入されて帯電が行われる。

【００５０】また、バイアス電圧がクリーニング用に切
り替えられると、トナーと逆極性の直流成分を印加され
た磁気ブラシ21Ａにより感光体ドラム10上の残留したト
ナーは吸引・回収される。

【００５１】以上の帯電及びクリーニングの場合特に、
交流バイアスを印加して振動電界を形成したことと、前
記主磁極23ａを±15°の範囲好ましくは上流側θ＞０に
設置し磁性粒子21の鎖状に連結した磁気ブラシ21Ａの穂
を寝かせた結果、磁気ブラシ21Ａからの電荷注入の効率
を向上させ、かつ帯電領域を広げ、極めて安定した高速
でムラのない均一な帯電とクリーニングを行うことがで
きる。

【００５２】なお、以上の実施例において、帯電の場合
の帯電ローラ22に印加する交流電圧成分の周波数と電圧
を変化させた結果を図４に示した。

【００５３】図４において、縦線で陰を有した範囲が絶
縁破壊の生じ易い範囲、斜線で陰を付した範囲が帯電ム
ラを生じ易い範囲であり、陰を付してない範囲が安定し
て帯電の得られる好ましい範囲である。図から明らかな
ように、好ましい範囲は、交流電圧成分の変化によって
多少変化する。なお、交流電圧成分の波形は、正弦波に
限らず、矩形波や三角波であってもよい。また図４にお
いて、散点状の陰を施した低周波領域は、周波数が低い
ために帯電ムラが生ずるようになる範囲である。

【００５４】上記クリーニング兼用の帯電装置20が用い
られる画像形成装置では現像に当っては正規現像より反
転現像の方が好ましい。なぜなら帯電装置から帯電時ト
ナーを排出しやすく、排出されたトナーは、反転現像時
には同一極性となり、現像部で現像バイアスにより回収
することになり画像のカブリが防止できることになるか
らである。

【００５５】前記実施例の磁性粒子21として導電性を有
するようコーティングした球形フェライト粒子を用い
た。その他に磁性粒子と樹脂を主成分としてこれを熱錬
成後に粉砕して得られる導電性の磁性樹脂粒子を用いる
こともできる。良好な帯電を行うために、外形は真球で
粒径50μｍ、比抵抗10³Ω・cmに調整されていて、トナー
との摩擦帯電量はトナー濃度１％の条件で−５μC/gで
ある。

【００５６】なお、本実施例の帯電装置20を用いて感光
体ドラム10の除電をすることも可能である。除電はバイ
アス電圧の直流成分のみを零とすることによって行うこ
とができる。画像形成後、交流成分のみを印加して像形
成体を回動させることにより感光体ドラム10を除電す
る。感光体ドラム10の除電が終了した時点で交流成分も
印加を停止し、磁石体23の磁極のＮＳ方向を感光体ドラ
ム10の対向部の接線と平行となるよう回動させると、磁
気ブラシ21Ａが水平磁界により感光体ドラム10との対向
部の接線方向と平行となり、磁性粒子21を感光体ドラム
10周面に付着させないで、磁気ブラシ21Ａの先端を感光
体ドラム10より離すことができる。

【００５７】なお、長期使用によって感光体ドラム10表
面にクリーニングされずに残留したトナーの磁性粒子21
層内への混入が多くなり磁気ブラシの抵抗が高くなって
帯電効率が損なわれることがある。これには画像形成前
あるいは後の感光体ドラム10の回転時に帯電ローラ22に
印加する直流バイアス電圧の極性を高く設定し、あるい
は交流電圧を高く設定して、トナーが感光体ドラム10に
付着し易い条件を設定してトナー混入を防止することが
できる。特に反転現像を行う画像形成装置のように感光
体ドラム10の帯電極性がトナーと同極性の場合は現像器
30内のトナー極性と同じとなるためにトナーによる汚染
が発生しずらく、現像時画像にかぶりとして現れず極め
て好適な組合わせとなる。

【００５８】（実施例２）図２は本発明の画像形成装置
の他の実施例の構成の概要を示す断面図である。図２に
おいて、20は帯電専用の帯電装置、51はクリーニング手
段であるクリーニングブレードである。他の部分で図１
に示す実施例１と同一部分は同一符号で示し、その詳細
な説明は省略する。帯電装置20は図３に示した帯電装置
20と同一で、ただバイアス電源24が帯電用の交流バイア
ス電圧のみを供給する。図２に示すようにクリーニング
ブレード51の下方に帯電装置20、こぼれ防止板17及び現
像器30が配置されていて、クリーニングブレード51によ
って感光体ドラム10より回収されたトナーは帯電装置20
の背面及び像露光通路を横切って現像器30の現像剤溜ま
りに落下するようになっている。このクリーニング時に
は現像器30の現像スリーブ31は回転していて回収された
トナーは現像剤溜まりに搬入混合される。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、クリーニング手段又は
クリーニング手段を兼ねる帯電手段が現像手段上方に配
置されると共に、像形成体より回収されたトナーが像露
光通路を通って落下して前記現像手段へ回収されるよう
にしたので、トナー回収サイクルを極めて簡単な構成で
行い、かつ像形成体を帯電手段の搬送担体上に形成した
磁気ブラシを通じて直接電荷を注入して帯電するので、
バイアス電圧を低くすることができ、オゾンの発生を防
止できる画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例の構成の概要
を示す断面図である。

【図２】本発明の画像形成装置の他の実施例の構成の概
要を示す断面図である。

【図３】図１及び図２の帯電装置の一実施例を示す断面
図である。

【図４】交流電圧成分の周波数と電圧を変化させたとき
の帯電特性図である。

【符号の説明】

10 感光体ドラム（像形成体） 17 こぼれ防止板 18 カートリッジ 20 帯電装置 21 磁性粒子 22 帯電ローラ（搬送担体） 23 磁石体 24 バイアス電源 25 ケーシング 26 規制板 51 クリーニングブレード 53 トナー回収ローラ 54 スクレパーブレードＲ保護抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福地真和東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者森田静雄東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者野守弘之東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体周囲にクリーニング手段、露光
手段及び現像手段を配置した画像形成装置において、前記クリーニング手段は前記現像手段上方に配置される
と共に、前記像形成体より回収されたトナーが像露光通
路を通って落下して前記現像手段へ回収されることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記露光手段の露光中はこぼれ防止板に
より前記回収トナーの落下を防止する一方、前記露光手
段の非露光中はこぼれ防止板の動作により前記回収トナ
ーを落下させることを特徴とする請求項１の画像形成装
置。
【請求項３】前記クリーニング手段は帯電手段をも兼
用することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項４】前記露光手段の像露光と同期してこぼれ
防止板が像露光通路を解放することを特徴とする請求項
１の画像形成装置。