JPH10312098A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯電補助部材を用いた接触帯電系、クリーナ
ーレスシステムの画像形成装置について、帯電補助部材
としての第一の接触帯電部材６への紙粉等の汚染物の溜
りを解消してポジゴーストの発生しにくい、したがって
長期にわたって良好な画像を出力させることができるよ
うにすること。 【解決手段】 第一の接触帯電部材６が回転可能である
こと、該第一の接触帯電部材６が間欠回転すること、第
一の接触帯電部材６が回転タイプのファーブラシ帯電器
であること、第二の接触帯電部材２が磁気ブラシ帯電器
であること等。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体に、該像
担持体を帯電する工程、その帯電面に静電潜像を形成す
る工程、その静電潜像をトナー像として現像する工程を
有する画像形成プロセスを適用して画像形成を実行さ
せ、像担持体は繰り返して画像形成に使用する複写機・
プリンタ・ファクシミリなどの画像形成装置に関する。

【０００２】より詳しくは、静電潜像をトナー現像する
現像手段が、前の画像形成で像担持体上に残留したトナ
ー粒子を回収する像担持体クリーニング手段を兼ねてい
る「クリーナーレスシステム」の画像形成装置に関す
る。

【０００３】

【従来の技術】

１）従来、複写機・プリンタ・ファクシミリなどの画像
形成装置において、電子写真感光体・静電記録誘電体等
の像担持体を帯電処理する手段としてはコロナ帯電器が
使用されてきた。これは被帯電体としての像担持体にコ
ロナ帯電器を非接触に対向配設して、高圧を印加したコ
ロナ帯電器から放出されるコロナシャワーに像担持体面
を曝して所定の極性電位に帯電させるものである。

【０００４】近年は、これに代わって、接触帯電装置が
実用化されてきている。これは、導電性の帯電部材（接
触帯電部材）を被帯電体に当接させ、該接触帯電部材に
電圧を印加して被帯電体面を所定の極性・電位に帯電さ
せるもので、コロナ帯電器に比べて、低オゾン、低電力
等の有利性がある。

【０００５】この中でも特に接触帯電部材として導電ロ
ーラを用いたローラ帯電方式が帯電の安定性という点か
ら好ましく用いられている。ローラ帯電では導電性の弾
性ローラ（帯電ローラ）を被帯電体に加圧当接させ、こ
れに電圧を印加することによって被帯電体の帯電を行
う。

【０００６】ローラ帯電においては、帯電は接触帯電部
材から被帯電体への放電によって主に行われるため、あ
るしきい値電圧以上の電圧を印加することによって帯電
が開始される。このしきい値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈ
と定義する。

【０００７】電子写真において像担持体としての感光体
に必要とされる表面電位Ｖｄを得るためには、接触帯電
部材としての帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈという必要と
される感光体表面電位Ｖｄ以上のＤＣ電圧の印加が必要
となる。このようにしてＤＣ電圧のみを接触帯電部材に
印加して帯電を行う方法をＤＣ帯電方式と称する。

【０００８】また、特開昭６３−１４９６６９号公報に
開示されるように、所望の被帯電体表面電位Ｖｄに相当
するＤＣ電圧に２×Ｖｔｈ以上のピーク間電圧を持つＡ
Ｃ成分を重畳した電圧を接触帯電部材に印加するＡＣ帯
電方式が提案され、実用にも供されている。これは、Ａ
Ｃによる電位のならし効果によりＤＣ帯電方式よりも更
なる帯電の均一化を図ることができ、被帯電体の電位は
ＡＣ電圧のピークの中央であるＶｄにほぼ収束し、環境
等の外乱には影響されることはない。

【０００９】接触帯電装置においても、その本質的な帯
電機構は、接触帯電部材から被帯電体への放電現象を用
いているため、先に述べたように帯電に必要とされる電
圧は被帯電体表面電位以上の値が必要とされ、また微量
のオゾンは発生する。

【００１０】放電現象を用いない新たな帯電方式とし
て、感光体への電荷の直接注入による帯電方式が特開平
６−３９２１号公報等に開示されている。この帯電方式
は、帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電磁気ブラシ等の接触
導電部材に電圧を印加し、表面に電荷注入層を設けた感
光体上のフロート電極に電荷を注入して接触注入帯電を
行なう方法である。この帯電方式では、放電現象を用い
ないため、帯電に必要とされる電圧は所望する感光体表
面電位のみのＤＣ電圧であり、オゾンの発生もほとんど
ない等の有利性がある。

【００１１】２）一方、画像形成装置の小型化等のため
に、像担持体上の転写後残留トナー（以後、転写残トナ
ーと記す）のクリーニングを、帯電装置または現像装置
で帯電同時クリーニングまたは現像同時クリーニングを
行う方法が提案されている（クリーナーレスシステムの
画像形成装置）。

【００１２】上記クリーナーレスシステムの画像形成装
置は、専用の像担持体クリーニング手段（クリーナー）
を具備させないので装置の小型化を図ることができる、
前の画像形成で像担持体上に残留したトナー粒子は現像
手段に回収されて現像剤として再用され、廃トナーを出
さないことによる環境保護などの点で有利性がある。

【００１３】現像手段による現像同時クリーニングは、
転写後に像担持体上に若干残留したトナーを次工程以後
の現像時に現像手段に印加する直流電圧と像担持体の表
面電位間の電位差である、かぶり取り電位差Ｖbackによ
って回収する方法であり、転写残トナーは現像手段に回
収されて次工程以後用いられるため、廃トナーをなくす
ことができる。またクリーナーレスであることでスペー
スの面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化
できるようになる。

【００１４】

【発明が解決しようとしている課題】ところで、像担持
体の帯電処理手段として接触帯電方式を用いた画像形成
装置において、クリーナー手段を具備させず、現像手段
による現像同時回収を行なわせて、画像形成を繰り返す
と、転写残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「ポジゴースト」が発生してし
まった。

【００１５】このポジゴーストは、転写残トナーの接触
帯電部材位置通過時に該転写残トナーが像担持体上に残
ってしまった場合、該転写残トナーが存在する部分の像
担持体表面部分を帯電できないことにより、現像部にお
いてこの部分に、トナー回収のための電位差（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
劣化（汚染）するとより顕著になる。

【００１６】そこで、接触帯電部材による像担持体面の
帯電時に転写残トナーの下の像担持体面部分も帯電する
ため、帯電時に転写残トナーを像担持体面より剥ぎ取
り、帯電後に像担持体面に戻し（接触帯電部材から像担
持体へのトナーの吐き出し）、現像手段で回収させるこ
とが重要となる。

【００１７】また、接触帯電部材のトナー汚れに対して
は、通常トナー粒子の電気抵抗は比較的高いものが用い
られているので、接触帯電部材にトナー粒子が混入し、
その混入トナー粒子の像担持体への吐き出しが充分に行
なえない場合は、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、像担持体が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という欠点があった。

【００１８】そこで、像担持体に接触する接触帯電部材
を像担持体回転方向に少なくとも２つ設け、他方よりも
像担持体回転方向上流側に位置する接触帯電部材を第一
の帯電部材とし、下流側に位置する接触帯電部材を第二
の帯電部材としたとき、第二の帯電部材には像担持体を
最終的に帯電する帯電極性（像担持体の正規帯電極性）
のバイアスを印加し、第一の帯電部材には第二の帯電部
材に印加されるバイアスと逆極性のバイアスを印加する
ことにより、転写残トナーを第一の帯電部材により像担
持体の正規帯電極性の逆に帯電し、最終帯電手段として
の第二の帯電部材において、該第二の帯電部材として磁
性粒子を用いた接触帯電部材を用いて像担持体の正規帯
電極性に帯電を行なう際に転写残トナーを帯電時に回収
し（印加バイアスよりも帯電電位の方が一般的に低いた
め、逆極性のトナーの方が回収されやすい）、転写残ト
ナーの下の像担持体面部分も均一に帯電を行ない、更
に、第二の帯電部材の磁性粒子の摩擦帯電特性がトナー
粒子を正規極性に帯電するものとすることによって、第
二の帯電部材に回収されたトナー粒子を正規帯電極性に
帯電して像担持体上に吐き出す（上記カッコ内の逆の原
理による）ことが可能となる。

【００１９】また、このようにして第二の帯電部材から
像担持体に吐き出されたトナーは正規帯電極性に帯電さ
れているため、現像手段において現像時でのかぶり取り
電位（Ｖback）での回収が可能となり、ポジゴーストの
発生が防止でき、また最終の接触帯電手段である第二の
帯電部材に混入したトナーの吐き出しも充分に行なえる
ため、該第二の帯電部材のトナー汚染も防止できる。

【００２０】上述のような構成の画像形成装置を便宜
上、帯電補助部材（第一の接触帯電部材）を用いた接触
帯電系、クリーナーレスシステムの画像形成装置と称
す。

【００２１】しかしこのような、帯電補助部材を用いた
接触帯電系、クリーナーレスシステムの画像形成装置に
おいては、帯電補助部材としての第一の接触帯電部材と
して固定系のファーブラシ等を用いた場合、耐久により
紙粉等が該固定系の第一の接触帯電部材に溜り、その紙
粉等の溜り部分に対応する第一の接触帯電部材部分が像
担持体及び転写残トナーに接触できなくなるため帯電電
流が流れにくくなり、その結果ポジゴーストが発生する
場合があった。

【００２２】そこで本発明は、帯電補助部材を用いた接
触帯電系、クリーナーレスシステムの画像形成装置につ
いて、帯電補助部材としての第一の接触帯電部材におけ
る紙粉等の汚染物の溜りを解消してポジゴーストの発生
しにくい、したがって長期にわたって良好な画像を出力
させることができるようにすることを目的とする。

【００２３】

【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。

【００２４】（１）像担持体に対して、該像担持体を帯
電する工程、その帯電面に静電潜像を形成する工程、そ
の静電潜像をトナー像として現像する工程を有する画像
形成プロセスを適用して画像形成を実行させ、静電潜像
をトナー像として現像する現像手段が前の画像形成で像
担持体上に残留したトナー粒子を回収する像担持体クリ
ーニング手段を兼ね、像担持体は繰り返して画像形成に
供するクリーナーレスシステムの画像形成装置であり、
像担持体を帯電する帯電手段として、像担持体には少な
くとも第一の接触帯電部材と該接触帯電部材よりも像担
持体回転方向下流側の第二の接触帯電部材の複数の接触
帯電部材が配設され、第一の接触帯電部材に印加される
バイアスは像担持体の正規帯電極性とは逆極性であり、
像担持体を最終的に帯電する帯電手段である第二の接触
帯電部材に印加されるバイアスは像担持体の正規帯電極
性であり、第一の接触帯電部材は回転可能であることを
特徴とする画像形成装置。

【００２５】（２）前記第一の接触帯電部材が間欠回転
することを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。

【００２６】（３）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）に記載の画像形成装置。

【００２７】（４）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（３）のいずれか１つに記載の
画像形成装置。

【００２８】（５）前記導電性微粒子がＳｎＯ₂ である
ことを特徴とする（４）に記載の画像形成装置。

【００２９】（６）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
（３）のいずれか１つに記載の画像形成装置。

【００３０】（７）前記第二の接触帯電部材が導電性磁
性粒子の磁気ブラシ部を有し、該磁気ブラシ部が像担持
体に接触していることを特徴とする（１）ないし（６）
のいずれか１つに記載の画像形成装置。

【００３１】（８）前記第一の接触帯電部材が導電性繊
維ブラシ部を有し、該導電性繊維ブラシ部が像担持体に
接触していることを特徴とする（１）ないし（７）のい
ずれか１つに記載の画像形成装置。

【００３２】（９）前記接触帯電部材は像担持体に対し
て周速差を持って移動することを特徴とする（１）ない
し（７）のいずれか１つに記載の画像形成装置。

【００３３】（１０）前記現像手段の現像方法が、像担
持体に対して現像剤が接触状態で行なわれる接触現像方
式であることを特徴とする（１）ないし（９）のいずれ
か１つに記載の画像形成装置。

【００３４】（１１）前記像担持体の帯電面に対する静
電潜像形成手段が像担持体に対する像露光手段であるこ
とを特徴とする（１）ないし（１０）のいずれか１つに
記載の画像形成装置。

【００３５】（１２）像担持体に形成されたトナー像が
転写手段により転写材に転写されることを特徴とする
（１）ないし（１１）のいずれか１つに記載の画像形成
装置。

【００３６】〈作 用〉即ち、帯電補助部材を用いた接
触帯電系、クリーナーレスシステムの画像形成装置につ
いて、帯電補助部材としての第一の接触帯電部材は回転
可能とすることで、該第一の接触帯電部材は同一部分が
常に像担持体に接触していることがなくなるため、紙粉
等が詰まりにくくなり、長期にわたりポジゴーストの発
生しない良好な画像が得られるようになる。

【００３７】

【発明の実施の形態】

〈実施形態例１〉 （１）画像形成装置例の概略構成（図１） 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。

【００３８】本例の画像形成装置は、転写式電子写真プ
ロセス利用、クリーナーレスシステムのレーザビームプ
リンタである。

【００３９】１は像担持体としての回転ドラム型の電子
写真感光体である。以下、感光ドラムと記す。本例の感
光ドラム１は、直径ほぼ３０ｍｍ、電荷注入帯電性、負
帯電性のＯＰＣ感光体（有機光導電体）であり、中心支
軸を中心に矢印の時計方向に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロ
セススピード（周速度）をもって回転駆動される。

【００４０】６は、感光ドラム１面に接触させて配設し
た、帯電補助部材としての第一の接触帯電部材であり、
本例は回転タイプのファーブラシ帯電器である。Ｓ４は
このファーブラシ帯電器６に対する帯電バイアス印加電
源である。

【００４１】２は上記の第一の接触帯電部材としてのフ
ァーブラシ帯電器６よりも感光ドラム回転方向下流側に
おいて感光ドラム１面に接触させて配設した第二の接触
帯電部材であり、本例はスリーブ回転タイプの磁気ブラ
シ帯電器である。Ｓ１はこの磁気ブラシ帯電器２に対す
る帯電バイアス印加電源である。

【００４２】感光ドラム１は、その回転過程において、
正規帯電極性の逆極性、本例では正のバイアスが電源Ｓ
４により印加された第一の接触帯電部材としてのファー
ブラシ帯電器６による帯電作用を受け、次いで感光ドラ
ム１の正規帯電極性、本例では負のバイアスが電源Ｓ１
により印加された第二の接触帯電部材としての磁気ブラ
シ帯電器２による帯電作用を受けて、最終的に負極性、
所定電位の一様な帯電処理を受ける。

【００４３】そして該回転感光ドラム１の一様帯電面に
対して、レーザダイオード・ポリゴンミラー等を含むレ
ーザビームスキャナ７から出力される目的の画像情報の
時系列電気デジタル画素信号に対応して強度変調された
レーザビームによる走査露光Ｌがなされ、回転感光ドラ
ム１の周面に対して目的の画像情報に対応した静電潜像
が形成される。

【００４４】その回転感光ドラム１面の形成静電潜像が
絶縁トナーを用いた現像装置３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。Ｓ２は現像装置
３の現像スリーブ３１に対して所定の現像バイアスを印
加する電源である。

【００４５】一方、不図示の給紙部から被記録材として
の転写材Ｐが、感光ドラム１と、これに所定の押圧力で
当接させた接触転写部材としての転写ローラ４との圧接
ニップ部である転写部Ｔに所定のタイミングにて導入さ
れる。転写ローラ４は中抵抗の部材であり、電源Ｓ３か
ら所定の転写バイアス電圧が印加される。本例ではロー
ラ抵抗は５×１０⁸ Ωのものを用い、＋２０００ＶのＤ
Ｃ電圧を印加して転写を行わせた。

【００４６】転写部Ｔに導入された転写材Ｐは該転写部
を挟持搬送されて、感光ドラム１との対面側である転写
材表面側に対して感光ドラム表面に形成担持されている
トナー画像が静電気力と押圧力にて順次に転写されてい
く。

【００４７】転写部Ｔでトナー画像の転写を受けた転写
材は回転感光ドラム１面から分離されて熱定着方式等の
定着装置５へ導入されてトナー画像の定着を受け、画像
形成物（プリント、コピー）として装置外に排出され
る。

【００４８】本例のプリンタはクリーナーレスであるか
ら、転写材分離後の回転感光ドラム１の面に残留する転
写残トナーを回収する専用のクリーニング装置は配設し
ておらず、回転感光ドラム１面の転写残トナーは現像装
置３で現像同時クリーニングにて回収され、回転感光ド
ラム１面は繰り返して作像に供される。

【００４９】即ち、転写残トナーは、帯電補助部材とし
ての第一の接触帯電部材、本例では感光ドラムの正規帯
電極性とは逆極性の電圧が印加されたファーブラシ帯電
器６によって帯電されて、極性が反転した転写残トナー
が第二の接触帯電部材、本例では磁気ブラシ帯電器２の
磁気ブラシ部に回収されるようになり、またその回収ト
ナーが磁気ブラシ部から回転感光ドラム１面に均一に再
放出（吐き出し）され、それが現像装置３の現像部にお
いて現像同時クリーニング（回収）される。

【００５０】本例のプリンタは、感光ドラム１、第一及
び第二の接触帯電部材６・２、現像装置３の４つのプロ
セス機器をカートリッジ１０に包含させてプリンタ本体
に対して一括して着脱・交換自在としたプロセスカート
リッジ方式の装置であるが、これに限るものではない。

【００５１】（２）感光ドラム１（図２） 本例で用いた像担持体としての感光ドラム１は負帯電の
ＯＰＣ感光体であり、図２の層構成模型図のように、φ
３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体（Ａｌドラム基
体）１１上に下記の第１〜第５の５つの機能層を下から
順に設けた、電荷注入帯電性の感光ドラムである。

【００５２】第１層１２；下引き層であり、Ａｌドラム
基体１１の欠陥等をならすため、またレーザ露光の反射
によるモアレの発生を防止するために設けられている厚
さ約２０μｍの導電層である。

【００５３】第２層１３；正電荷注入防止層であり、Ａ
ｌドラム基体１１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こと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約１μｍ
の中抵抗層である。

【００５４】第３層１４；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の層であ
り、レーザ露光を受けることによって正負の電荷対を発
生する。

【００５５】第４層１５；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１４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。

【００５６】第５層１６；電荷注入層であり、絶縁性樹
脂のバインダー例えば光硬化性のアクリル樹脂に導電性
粒子１６ａとしてのＳｎＯ₂ 超微粒子を分散した材料の
塗工層である。具体的には、アンチモンをドーピング
し、低抵抗化した粒径約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。また、４フッ化エチレン樹脂（商品名；テフロ
ン）を２６％分散し滑りをよくすることで、第二の接触
帯電部材である磁気ブラシ帯電器２における磁気ブラシ
部を構成しているキャリア（導電性磁性粒子）を動き易
くしている。

【００５７】このように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。表面抵抗は１０¹³Ωｃｍである。表面抵抗を
このようにコントロールすることにより直接帯電性が向
上し高品位な画像を得ることができる。

【００５８】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、有機感光体上に抵抗が１０⁹ 〜１０¹⁴
Ω・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。

【００５９】ここで表面層１６の体積抵抗は、金属の電
極を２００μｍの間隔で配し、その間に表面層の調合液
を流入して成膜させ、電極間に電圧を１００Ｖ印加して
測定した値である。測定は温度２３℃、湿度５０％ＲＨ
の条件下で測定した値である。

【００６０】（３）第一及び第二の接触帯電部材６・２
（図３） 図３は第一及び第二の接触帯電部材６・２部分の拡大模
型図である。

【００６１】ａ）第一の接触帯電部材６ 第一の接触帯電部材としてのファーブラシ帯電器６は本
例のものは、φ４ｍｍの芯金６１に、６デニール・１０
万本／inch² のファーブラシ６２を巻いてφ１０ｍｍに
したファーブラシロールであり、長手方向の長さ（有効
長さ）は２００ｍｍである。また、ファーブラシ部６２
の抵抗は６×１０³ Ω・ｃｍである。

【００６２】ファーブラシ部６２は感光ドラム表面及び
転写残トナーに均一に接触できるように、太さとしては
３０デニール以下、密度としては１〜５０万本／inch²
以上が好ましい。

【００６３】このファーブラシロール６に＋２０μＡの
定電流を流し、感光ドラムに侵入量１ｍｍで当接させ、
本例では感光ドラム１に従動回転させた。

【００６４】ここで、ファーブラシロール６と感光ドラ
ム１との周速比は次の式で定義する。

【００６５】周速比（％）＝（ファーフ゛ラシロール 周速−感光ト
゛ラム 周速）／感光ト゛ラム 周速×１００ 従って、−１００％はファーブラシロールが停止してい
る状態である。ファーブラシロールの回転方向として
は、感光ドラム１と逆方向であると転写残トナーを掻き
落としてしまうため、感光ドラム１の回転と同方向が望
ましい。

【００６６】転写残トナー及び感光ドラム表面との接触
機会を考えると、なるべく周速差が大きい方が望ましい
が、ファーブラシロールの回転数が高くなるとトナーの
飛散が増える。従って、ファーブラシロールの周速比と
しては０％から−１００％が望ましく、−１００％にで
きるだけ近い方が望ましい。

【００６７】ファーブラシロール６の回転数は感光ドラ
ム１へのファーブラシ部６２の毛の侵入量、当接圧等で
調整することができる。またモーター等から駆動を取
り、調節しても良い。

【００６８】ｂ）第二の接触帯電部材２ 第二の接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電器２は本例
のものは回転スリーブタイプのものであり、固定支持さ
せたマグネットロール２１と、このマグネットロールの
外回りに同心に回転自由に外嵌させた、外径１６ｍｍ
の、非磁性の導電スリーブ２２と、このスリーブの外周
面にスリーブ内部のマグネットロール２１の磁力により
吸着保持（拘束）させて形成させた導電磁性粒子（帯電
用磁性キャリア、以下キャリアと記す）の磁気ブラシ部
２３からなる。この磁気ブラシ帯電器２の長手方向の長
さ（有効長さ）は２３０ｍｍである。

【００６９】また、スリーブ表面の磁極位置での磁束密
度は０．１Ｔ（テスラ）であった。磁束密度としてはキ
ャリアに対する磁気拘束力を考慮すると、０．０３Ｔ以
上が好ましい。

【００７０】この磁気ブラシ帯電器２を、感光ドラム１
と略並行にして、磁気ブラシ部２３を感光ドラム１面に
接触させて所定幅の帯電ニップ部を形成させて配設し
た。

【００７１】本例で用いたキャリアは、 平均粒径 ３０μｍ、 最大磁化 ６０Ａｍ² ／ｋｇ、 密度 ２．２ｇ／ｃｍ² の中抵抗のフェライトキャリアである。

【００７２】スリーブ２２から感光ドラム１表面までの
ギャップはスリーブ２２の両端にスペーサコロを装着す
ることで５００μｍに保持されている。スリーブ２２上
のキャリア量を１５ｇにした場合、キャリア溜りを含め
た全体の帯電ニップ部幅は約６ｍｍとなる。このニップ
幅でのキャリア抵抗はＤＣ１００Ｖ印加したとき５×１
０⁶ Ωであった。

【００７３】スリーブ２２は帯電ニップ部において感光
ドラム１の回転方向とは逆方向である矢示の時計方向に
回転させる。このスリーブ２２の回転に伴い磁気ブラシ
部２３が同方向に回転して感光ドラム１面を摺擦する。

【００７４】ここで、磁気ブラシ帯電器２と感光ドラム
１との周速比は次の式で定義する。

【００７５】周速比（％）＝（磁気フ゛ラシ 帯電器周速−
感光ト゛ラム 周速）／感光ト゛ラム 周速×１００ 磁気ブラシ帯電器２の周速は感光ドラム１の回転方向と
逆方向の場合は負の値となる。磁気ブラシ帯電器２の磁
気ブラシ部２３を構成しているキャリアと感光ドラム１
面との接触機会を考慮すると、周速比の絶対値としては
１００％以上が望ましいが、−１００％は磁気ブラシ帯
電器２が停止している状態であり、この場合磁気ブラシ
帯電器２の磁気ブラシ部２３と感光ドラム表面が充分に
接触しないところは帯電不良となり、停止した形状がそ
のまま画像に出てしまう。

【００７６】また順方向の回転は、逆方向と同じ周速比
を得ようとすると、磁気ブラシ帯電器２の回転数として
は高くなってしまい、磁気ブラシ部２３からのキャリア
の飛散等に対して不利となる。本例においては周速比は
−１５０％である。

【００７７】この磁気ブラシ帯電器２のスリーブ２２に
帯電バイアス印加電源Ｓ１からＤＣ−７００Ｖ、ＡＣ１
ｋＨｚ、ピーク間電圧７００Ｖの帯電バイアスを印加し
た。本例においてはこの磁気ブラシ帯電器２により、回
転感光ドラム１はほぼ−７００Ｖに電荷注入帯電され
る。

【００７８】電荷注入帯電は、中抵抗の接触帯電部材で
中抵抗の表面抵抗を持つ被帯電体（感光ドラム）表面に
電荷注入を行なうものであり、本例においては感光ドラ
ム表面材質の持つトラップ電位に電荷を注入するもので
はなく、電荷注入層１６の導電性粒子（ＳｎＯ₂ ）１６
ａに電荷を充電して帯電を行なう方式であり、電荷輸送
層１５を誘電体とし、アルミニウムドラム基体１１と、
電荷注入層１６内の導電性粒子１６ａを両電極板とする
微小なコンデンサーに対して、接触帯電部材で電荷を充
電する理論に基づくものと考えられる。この際、導電性
粒子１６ａは互いに電気的には独立であり、一種の微小
なフロート電極を形成している。このため、マクロ的に
は感光ドラム表面は均一電位に充電、帯電されているよ
うに見えるが、実際には微小な無数の充電された導電性
粒子であるＳｎＯ₂ が感光ドラム表面を覆っているよう
な状況となっている。このため、レーザ光によって画像
露光Ｌを行なっても、それぞれのＳｎＯ₂ 粒子１６ａは
電気的に独立なため、静電潜像を保持することが可能に
なるものと予想する。

【００７９】磁気ブラシ帯電器２の磁気ブラシ部２３を
構成させる帯電用磁性キャリアとしては、 平均粒径 １０〜１００μｍ、 飽和磁化 ２０〜２５０emu/cm³ 、 抵抗 １×１０² 〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍ のものが好ましい。

【００８０】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、抵抗が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。

【００８１】ここで、磁性キャリアの抵抗値は、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。

【００８２】磁性キャリアの平均粒径は、水平方向最大
弦長で示し、測定法は顕微鏡法により、粒子３００個以
上をランダムに選び、その径を実測して算術平均をとる
ことによって算出した。

【００８３】磁性キャリアの磁気特性測定には理研電子
株式会社の直流磁化Ｂ−Ｈ特性自動記録装置ＢＨＨ−５
０を用いることができる。この際、直径（内径）６．５
ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状の容器に磁性キャリアを荷
重約２ｇ重程度で充填し、容器内で粒子が動かないよう
にしてそのＢ−Ｈカーブから飽和磁化を測定する。

【００８４】（４）現像装置３ 一般的に静電潜像の現像方法は、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）と、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）と、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）と、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）との４種類に大別され
る。画像の高画質化や高安定性の面から、２成分接触現
像法が多く用いられている。

【００８５】本例においては、非磁性のトナー粒子と磁
性のキャリア粒子を混合したものを現像剤として用い、
該現像剤を現像剤担持体に磁気力によって磁気ブラシ層
として保持させて現像部に搬送し感光ドラム１面に接触
させて静電潜像をトナー像として現像する２成分磁気ブ
ラシ接触現像方式を用いている。２成分磁気ブラシ接触
現像は、クリーナーレスシステムの画像形成装置におい
て、感光ドラム１上の残トナーを回収するのに非常に好
適である。

【００８６】現像スリーブ３１と感光ドラム１の導電性
ドラム基体との間には現像バイアス印加電源Ｓ２により
直流電圧及び交番電圧の現像バイアスが印加される。

【００８７】本例では、 直流電圧；−４８０Ｖ 交番電圧；振幅Ｖｐｐ＝１５００Ｖ、周波数Ｖｆ＝３０
００Ｈｚ の現像バイアスが印加され、現像部において現像スリー
ブ３１側の現像剤磁気ブラシ薄層中のトナーが感光ドラ
ム１側の静電潜像に選択的に付着して静電潜像がトナー
像として現像されていく。

【００８８】一般に２成分現像法においては交番電圧を
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３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。

【００８９】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１の非画像領域にトナーが付くのを防止す
るとともに、クリーナーレスシステムにおいては転写残
りトナーの回収も行なっている。

【００９０】（５）接触帯電部材による転写残トナーの
回収・吐き出し 現像装置による現像同時クリーニング 転写材Ｐに対するトナー像転写後の感光ドラム１の面に
は、転写残トナーが残留している。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もの
と、反転しないものが存在する。ここで、極性反転した
状態のトナーは、第二の接触帯電部材である磁気ブラシ
帯電器２での回収は行なわれるが、極性が反転していな
いトナーは、磁気ブラシ帯電器２での回収を行なうこと
は困難である（帯電器への印加バイアスよりも帯電電位
は一般的に低くなるため）。

【００９１】そこで、転写部Ｔと磁気ブラシ帯電器２の
間に、帯電補助部材としての第一の接触帯電部材、本例
では前記のようにファーブラシロール６を設け、これに
感光ドラム１の正規帯電極性とは逆の極性の電圧を印加
し、転写残トナーを正規帯電極性の逆に帯電し、磁気ブ
ラシ帯電器２における回収効率を高めている。トナーの
帯電極性が正規帯電極性の逆の場合のみ磁気ブラシ帯電
器２での転写残トナーの回収が充分に行なわれ、ポジゴ
ーストが良好になる。

【００９２】以上のように、帯電補助部材としてのファ
ーブラシロール６に感光ドラム１の正規帯電極性の逆の
極性の電圧を印加することによって、極性が反転した転
写残トナーが磁気ブラシ帯電器２に回収されるようにな
る。

【００９３】本例においては、磁気ブラシ帯電器２に印
加するバイアスを該帯電器２での転写残トナーの回収性
や帯電均一性をより高めるためには、直流電圧に交番電
圧を重畳している。

【００９４】そして磁気ブラシ帯電器２の帯電領域にお
いて該帯電器２の磁気ブラシ部２３に回収・混入した転
写残トナーは磁気ブラシ部２３との摺擦により正規帯電
トナー化が行なわれるとともに、交番電圧により感光ド
ラム１−磁気ブラシ帯電器２間の電界による振動効果に
よって前画像の状態で残っている転写残トナーの履歴が
消され、正規帯電化されたトナーが磁気ブラシ部２３か
ら感光ドラム１上に均一な状態で吐き出される。

【００９５】正規帯電化されて感光ドラム１上に吐き出
されたトナーは現像領域に持ち運ばれて２成分現像装置
３によって現像同時クリーニング（回収）が行なわれ
る。

【００９６】即ち第二の帯電部材２から像担持体１に吐
き出されたトナーは正規帯電極性に帯電されているた
め、現像手段３において現像時での、現像手段３に印加
する直流電圧と像担持体１の表面電位間の電位差である
かぶり取り電位（Ｖback）での回収が可能となる。これ
により、前画像のポジゴーストの出現を防止することが
可能で、また薄層に吐き出されたトナーは現像時の回収
性においても有利となる。そしてポジゴーストの発生が
防止でき、また最終の接触帯電手段である第二の帯電部
材２に混入したトナーの吐き出しも充分に行なえるた
め、該第二の帯電部材２のトナー汚染も防止できる。

【００９７】（６）第一の帯電部材６の回転による効果 本例のプリンタにおいて、帯電補助部材である第一の接
触帯電部材としてのファーブラシロール６を非回転に固
定して耐久実験を行った結果、この固定系の第一の接触
帯電部材の場合は、プリント１万枚程度で部分的に紙粉
が詰まり、その紙粉詰まり部のファーブラシ部分に対応
する部分にポジゴーストが発生してしまった。

【００９８】これに対し、本例のように第一の接触帯電
部材を回転するファーブラシロール６にすることで、５
万枚後も、紙粉詰まりの発生に起因するポジゴーストの
ない良好な画像を得ることが可能となった。

【００９９】〈実施形態例２〉本例は上記実施形態例１
のプリンタにおいて、第一の接触帯電部材としてのファ
ーブラシロール６を間欠で回転させるようにした。

【０１００】即ち、第一の接触帯電部材としてのファー
ブラシロール６を、画像形成中（プリント実行時）は停
止させ、非画像域（非画像形成時）では感光ドラム１の
回転に従動回転させた。

【０１０１】この構成で耐久試験をした結果、５万枚後
も紙粉詰まりが発生せず、またトナーの飛散も抑えるこ
とができた。

【０１０２】ファーブラシロール６の回転が速い場合
は、ファーブラシロール６についたトナーが飛散するた
め、本例のように画像域がファーブラシを通過するとき
にはブラシを停止させることで、紙詰まりを発生させ
ず、かつトナー飛散の少ない構成を実現できるようにな
った。

【０１０３】図４はプリンタの動作過程図である。

【０１０４】．前多回転期間 プリンタのメイン電源スイッチのオンにより、プリンタ
のメインモータを駆動させて感光ドラム１を回転させ、
定着装置５のヒータに通電して加熱立上げさせ、また他
の所要のプロセス機器の立上げ動作を実行させる、プリ
ンタの始動（起動）動作期間（ウォーミング期間）であ
る。

【０１０５】．スタンバイ（待機）期間 上記の前多回転期間が終了すると、メインモータの駆動
が一旦停止されて感光ドラム１の回転が停止され、プリ
ンターはプリントスタート信号が入力されるまでスタン
バイ状態に保持される。この間、定着装置５は所定の温
度に温調される。

【０１０６】．前回転期間 プリントスタート信号の入力により、メインモータを再
駆動させて感光ドラム１を再回転させ、しばらくの間プ
リンタに所定のプリント前動作を実行させる期間であ
る。

【０１０７】前記前多回転期間終了時点でプリントスタ
ート信号の入力がすでになされているときはスタンバイ
期間なしに前回転期間に移行する。

【０１０８】．プリント期間 所定の前回転期間が終了すると、引き続いて回転感光ド
ラムに対する帯電・画像露光・現像・転写等の所定シー
ケンスの作像プロセス（画像形成プロセス）が実行され
て、１枚目のプリントが行なわれる。

【０１０９】連続プリントモードの場合は所定枚数ｎ分
の作像プロセスが繰り返し実行される。図４は２枚連続
プリントの例を示している。連続プリントモードにおい
て、一の転写材Ｐの後端が転写部Ｔを通過した後、次の
転写材Ｐの先端が転写部Ｔに到達するまでの間に、転写
部Ｔにおける転写材の非通紙状態期間があり、紙間と称
される。

【０１１０】．後回転期間 １枚あるいは連続プリントモードの場合の最後のｎ枚目
のプリント期間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ドラム１を回転させてプリン
タの所定の後動作を実行させる期間である。

【０１１１】所定の後回転期間が終了すると、メインモ
ータの駆動が停止され感光ドラム１の回転が停止され、
プリンタは次のプリント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。

【０１１２】上記において、プリント期間が画像形成時
であり、前多回転期間・前回転期間・紙間・後回転期間
がプリンタ駆動状態時における非画像形成時である。

【０１１３】〈その他〉 １）像担持体の帯電面に対する情報書き込み手段として
の像露光手段は実施形態例のレーザ走査手段以外にも、
例えば、ＬＥＤのような固体発光素子を像担持体に近接
して設けて、その発光によって潜像を形成してもよい。
ハロゲンランプや蛍光灯等を光源とするアナログ的な画
像露光手段であってもよい。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。

【０１１４】２）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一様に帯電した後、
その帯電面を除電針ヘッドや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。

【０１１５】３）静電潜像のトナー現像方式・手段は任
意である。反転現像方式でも、正規現像方式でもよい。

【０１１６】４）第二の接触帯電部材としての磁気ブラ
シ帯電器２は、実施形態例のスリーブ回転タイプに限ら
ず、マグネットロール２１が回転するものや、マグネッ
トロール２１の表面を必要に応じて給電用電極として導
電性処理して、該マグネットロール２１の外周面に直接
に導電磁性粒子を磁気拘束させて磁気ブラシ部２３を形
成させ、マグネットロール２１を回転させる構成のもの
等にすることもできる。回転しないタイプの磁気ブラシ
部材とすることもできる。

【０１１７】５）第一の接触帯電部材はファーブラシ帯
電器以外の回転タイプのものにすることもできる。

【０１１８】６）接触帯電部材は像担持体１の面移動方
向に３つ以上複数配設することもできる。

【０１１９】７）接触帯電部材や現像部材に印加する交
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。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であってもよい。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バ
イアスが使用できる。

【０１２０】８）転写手段はローラ転写に限られず、ベ
ルト転写、コロナ放電転写など任意である。更に転写ド
ラムや転写ベルト等の中間転写体などを用いて、単色画
像ばかりでなく、多重転写等により多色やフルカラー画
像を形成する画像形成装置にも適用できる。

【０１２１】９）画像形成装置の作像プロセスは実施形
態例のものに限らず任意である。また必要に応じて他の
補助プロセス機器を加えてもよい。

【０１２２】１０）画像形成装置は、像担持体に形成し
たトナー像を被記録材に転写せずに画像表示部に位置さ
せて表示・閲読に供した後、像担持体面から現像同時回
収し、像担持体は繰り返して作像に供する画像表示装置
であってもよい。

【０１２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、帯
電補助部材を用いた接触帯電系、クリーナーレスシステ
ムの画像形成装置について、帯電補助部材としての第一
の接触帯電部材は回転可能とすることで、該第一の接触
帯電部材は同一部分が常に像担持体に接触していること
がなくなるため、紙粉等が詰まりにくくなり、長期にわ
たりポジゴーストの発生しない良好な画像が得られるよ
うになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う画像形成装置（レーザビームプリ
ンタ）の一例の概略構成図

【図２】感光ドラムの層構成模型図

【図３】第一と第二の２つの接触帯電部材部分の拡大模
型図

【図４】画像形成装置の動作過程図

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像担持体） ６ 第一の接触帯電部材としてのファーブラシ帯電器 ２ 第二の接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電器

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体に対して、該像担持体を帯電す
   る工程、その帯電面に静電潜像を形成する工程、その静
   電潜像をトナー像として現像する工程を有する画像形成
   プロセスを適用して画像形成を実行させ、静電潜像をト
   ナー像として現像する現像手段が前の画像形成で像担持
   体上に残留したトナー粒子を回収する像担持体クリーニ
   ング手段を兼ね、像担持体は繰り返して画像形成に供す
   るクリーナーレスシステムの画像形成装置であり、 像担持体を帯電する帯電手段として、像担持体には少な
   くとも第一の接触帯電部材と該接触帯電部材よりも像担
   持体回転方向下流側の第二の接触帯電部材の複数の接触
   帯電部材が配設され、第一の接触帯電部材に印加される
   バイアスは像担持体の正規帯電極性とは逆極性であり、
   像担持体を最終的に帯電する帯電手段である第二の接触
   帯電部材に印加されるバイアスは像担持体の正規帯電極
   性であり、第一の接触帯電部材は回転可能であることを
   特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記第一の接触帯電部材が間欠回転する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 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に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 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３のいずれか１つに記載の画像
   形成装置。
5. 【請求項５】 前記導電性微粒子がＳｎＯ₂ であること
   を特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 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３の
   いずれか１つに記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記第二の接触帯電部材が導電性磁性粒
   子の磁気ブラシ部を有し、該磁気ブラシ部が像担持体に
   接触していることを特徴とする請求項１ないし６のいず
   れか１つに記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記第一の接触帯電部材が導電性繊維ブ
   ラシ部を有し、該導電性繊維ブラシ部が像担持体に接触
   していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
   １つに記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記接触帯電部材は像担持体に対して周
   速差を持って移動することを特徴とする請求項１ないし
   ７のいずれか１つに記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記現像手段の現像方法が、像担持体
    に対して現像剤が接触状態で行なわれる接触現像方式で
    あることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つ
    に記載の画像形成装置。
11. 【請求項１１】 前記像担持体の帯電面に対する静電潜
    像形成手段が像担持体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１０のいずれか１つに記載の
    画像形成装置。
12. 【請求項１２】 像担持体に形成されたトナー像が転写
    手段により転写材に転写されることを特徴とする請求項
    １ないし１１のいずれか１つに記載の画像形成装置。