JP2000081821A

JP2000081821A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000081821A
Application number: JP10251007A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電装置内の磁性粒子を劣化させることなく
良好な帯電性能を長期に維持すると共に、クリーニング
装置内の磁性粒子を劣化させることなく良好なクリーニ
ング性能を長期に維持する画像形成装置を提供するこ
と。【解決手段】磁気ブラシを形成する磁性粒子をクリー
ニング装置へ供給すると共に、前記クリーニング装置に
収納されている磁性粒子を溢れさせて排出することを特
徴とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ＦＡＸ等の画像形成装置で、像形成体の周辺に帯電
装置、像露光装置、現像装置、クリーニング装置等を配
置して画像形成を行う電子写真方式の画像形成装置に関
し、特に磁性粒子による磁気ブラシを用いた接触式の帯
電装置及びクリーニング装置を備えた画像形成装置に関
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（像形成体）等の被帯電体の帯
電には、一般に非接触のコロナ放電器を用いた帯電装置
が使用されていた。この帯電装置は、高電圧を放電ワイ
ヤや鋸歯状電極に印加して、放電ワイヤや鋸歯状電極の
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】このような従来の電子写真方式の画像形成
装置に用いられている帯電装置は、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、このコロナ放電器を用いた帯電装置
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、コロナ放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
ナ放電器では高電圧によるノイズの発生があり、このこ
とが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】このようなコロナ放電器の多くの欠点は、
帯電が主として気体放電により行われることに原因があ
る。

【０００５】そこで、コロナ放電器を用いた帯電装置の
ような高電圧印加による気体放電を行わず、像形成体を
帯電させることのできる帯電装置として、ファーブラシ
や導電性弾性ロールを像形成体に接触させて帯電を行う
ようにした帯電装置が知られており、特開昭５９−１３
３５６９号公報には、磁石体を内包した円筒状の搬送担
体上に帯電部材として磁性粒子を吸着して磁気ブラシを
形成し、この磁気ブラシで直流バイアス電圧印加下に像
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
た帯電装置が開示されている。特に、コロナ放電を用い
た帯電装置に比べ均一な帯電を行う接触帯電装置として
特開昭６０−２２０５８７号公報、特開昭６３−１４９
６６８号公報、特開平４−１１６６７４号公報等に、フ
ァーブラシ、導電性弾性ロール、磁気ブラシ等の接触帯
電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した交流バイアス電
圧を印加して像形成体を帯電する接触帯電方法が提案さ
れている。

【０００６】一方、画像形成の後の像形成体上に残った
転写残トナーを、磁性粒子による磁気ブラシを用いたク
リーニング装置によりクリーニングする方法が小粒径ト
ナーや球形トナーに対するクリーニング性が良好なもの
として用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
各公報に記載の磁気ブラシを用いた接触帯電方法では、
長期使用により、磁気ブラシを形成する接触帯電部材と
しての磁性粒子の表面にクリーニング不良によるトナー
等が融着して、磁性粒子の電気抵抗が増加し帯電性が落
ちるという磁性粒子の劣化の問題が起こる。

【０００８】また、磁性粒子を用いた磁気ブラシによる
クリーニング装置においても、長期使用により磁性粒子
とトナーとの帯電性が変化しクリーニング性能が低下す
るという磁性粒子の劣化の問題がある。

【０００９】本発明は上記の問題点を解決し、帯電装置
内の磁性粒子を劣化させることなく良好な帯電性能を長
期に維持すると共に、クリーニング装置内の磁性粒子を
劣化させることなく良好なクリーニング性能を長期に維
持する画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体を
磁気ブラシを用いてクリーニングするクリーニング装置
を有する画像形成装置において、前記磁気ブラシを形成
する磁性粒子を前記クリーニング装置へ供給すると共
に、前記クリーニング装置に収納されている磁性粒子を
溢れさせて排出することを特徴とする画像形成装置によ
って達成される（第１の発明）。

【００１１】また、上記目的は、像形成体を磁気ブラシ
を用いて帯電する帯電装置を有する画像形成装置におい
て、前記磁気ブラシを形成する磁性粒子を前記帯電装置
へ供給すると共に、前記帯電装置に収納されている磁性
粒子を溢れさせて排出することを特徴とする画像形成装
置によって達成される（第２の発明）。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の
意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の
実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示
すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限
定するものではない。

【００１３】本発明にかかわる画像形成装置の一実施形
態の画像形成プロセスおよび各機構の構成、機能につい
て、図１ないし図６を用いて説明する。図１は、本発明
にかかわる画像形成装置の一実施形態を示すレーザプリ
ンタの断面構成図であり、図２は、磁性粒子による磁気
ブラシを用いるクリーニング装置の拡大図であり、図３
は、磁性粒子による磁気ブラシを用いる帯電装置の拡大
図であり、図４は、図３の帯電装置による交流バイアス
電圧と帯電電位との関係を示す図であり、図５は、クリ
ーニング装置及び帯電装置の磁性粒子の供給ボトルと現
像装置のトナー供給ボトルの交換を示す図であり、図６
は、図５の各供給ボトルを一体型とした供給カートリッ
ジを示す図である。

【００１４】図１または図５によれば、像形成体として
の感光体ドラム１０は、例えば周速（線速度）１５０ｍ
ｍ／ｓｅｃで時計方向に駆動回転され、図３にて詳述す
る磁気ブラシを用いた帯電装置としての磁気ブラシ帯電
装置１２０の磁気ブラシを担持、搬送する帯電用磁性粒
子搬送体である帯電スリーブ１２０ａにより周面面を摺
擦され、トナーと同極性（本実施形態においてはマイナ
ス極性）の直交と交流が重畳された帯電バイアスが印加
される帯電スリーブ１２０ａによって一様に帯電された
後、像露光装置としての露光光学系１２により画像信号
に基づいた像露光が行われる。露光光学系１２は不図示
のレーザ光源から発光されるレーザ光を回転多面鏡１２
ｂにより回転走査し、ｆθレンズ１２ｃ、反射ミラー１
２ｄ等を経て感光体ドラム１０上に潜像が形成される。

【００１５】トナー粒子（トナー）とキャリア粒子（キ
ャリア）とで構成される二成分現像剤により現像する現
像装置である現像器１３が設けられていて、感光体ドラ
ム１０に形成された潜像の現像が現像剤を担持、搬送す
る現像スリーブ１３ａによって行われる。現像は現像剤
搬送体としての現像スリーブ１３ａと感光体ドラム１０
との間にトナーと同極性（本実施形態においてはマイナ
ス極性）の直流電圧と該直流電圧に交流電圧とが重畳さ
れた現像バイアスが印加される接触の反転現像にて行わ
れる。

【００１６】現像剤に用いられるトナー粒子（トナー）
について説明する。

【００１７】トナーの平均粒径が大きくなると、画像の
荒れが目立つようになる。通常、１０本／ｍｍ程度のピ
ッチで並んだ細線の解像力がある現像には、平均粒径２
０μｍ程度のトナーでも問題ないが、しかし、平均粒径
２〜７μｍの微粒子化したトナーを用いると、解像力は
格段に向上して、濃淡差も忠実に再現した鮮明な高画質
画像を与えるようになる。以上の理由からトナーの粒径
は平均粒径が１０μｍ以下、好ましくは２〜７μｍが適
正条件である。また、トナー粒子が電界に追随してクリ
ーニング装置で回収されるために、トナーの帯電量はキ
ャリアに対し１０〜５０μＣ／ｇ（特に好ましくは１５
〜３０μＣ／ｇ）が望ましい。特に粒径の小さい場合は
高い帯電量が必要である。このような現象や条件はクリ
ーニング装置において同様である。

【００１８】上記の如きトナーは、従来の球形や不定形
の非磁性又は磁性のトナーを用いることができる。トナ
ーには、必要に応じて粒子の流動滑りを良くするための
流動化剤や像担持体面の清浄化に役立つクリーニング剤
等が混合される。流動化剤としては、コロイダルシリ
カ、シリコンワニス、金属石鹸あるいは非イオン表面活
性剤等を用いることができ、クリーニング剤としては、
脂肪酸金属塩、有機基置換シリコンあるいはフッ素等表
面活性剤等を用いることができる。

【００１９】転写材である記録紙Ｐが転写材収納手段で
ある給紙カセット１５より、送り出しローラ１５ａによ
り送り出され、給送ローラ１５ｂにより給送されてタイ
ミングローラ１５ｃへ搬送される。

【００２０】記録紙Ｐは、タイミングローラ１５ｃの駆
動によって、感光体ドラム１０上に形成されたトナー画
像と同期がとられて、駆動ローラ１４ｄと従動ローラ１
４ｅとテンションローラ１４ｉとに張架される転写ベル
ト１４ａが設けられた転写手段としての転写ベルト装置
１４によって感光体ドラム１０と転写ベルト１４ａとの
間に形成されるニップ部（転写域）１４ｂへと給送さ
れ、転写ベルト１４ａを挟んで感光体ドラム１０と対向
して設けられ、トナーと逆極性（本実施形態においては
プラス極性）の転写電圧が印加される転写器１４ｃによ
り感光体ドラム１０の周面上の像が一括して記録紙Ｐ上
に転写される。

【００２１】転写手段としては、直接像形成体と対峙す
るコロナ転写器が用いられると転写材が無い場合のトナ
ー或いは転写材が有ってもその外側のトナーに対しコロ
ナ放電によりトナー極性を反転してしまい（本実施形態
においてはプラス極性としてしまい）、後述するトナー
と逆極性（本実施形態においてはプラス極性）のバイア
スが印加される磁気ブラシクリーニング装置１１０での
像形成体上の転写残トナーの回収を困難にさせる。上記
の転写ベルトでは、転写材外のトナーが極性反転される
ことなくマイナス極性のままで転写手段側へ転写され、
磁気ブラシクリーニング装置１１０での負荷が軽減され
るので転写ベルトや転写ローラが好ましく用いられる。

【００２２】転写材分離手段としての分離器１４ｈによ
り転写ベルト装置１４から分離した記録紙Ｐは、少なく
とも一方のローラの内部にヒータを有する加熱用定着ロ
ーラ１７ａと圧着ローラ１７ｂとを有する定着装置１７
へと搬送され、加熱用定着ローラ１７ａと、圧着ローラ
１７ｂとの間で熱と圧力とを加えられることにより記録
紙Ｐ上の付着トナーが定着され、排紙ローラ１８により
装置外部へ排出される。

【００２３】トナー像が形成させる領域である画像形成
領域の転写後の感光体ドラム１０の周面上の転写残トナ
ー領域に残ったトナーは除電手段としての光除電器１６
により光除電され、感光体ドラム１０の電位レベルが略
ゼロとされた後、外周面に磁性粒子からなる磁気ブラシ
が形成されるクリーニング用磁性粒子搬送体であるスリ
ーブ１１０ａを有するクリーニング装置としての磁気ブ
ラシクリーニング装置１１０にいたり、磁気ブラシに摺
擦されて磁性粒子上に回収される。この時トナーと逆極
性（本実施形態においてはプラス極性）のトナー回収バ
イアスが印加されるスリーブ１１０ａによって、スリー
ブ１１０ａの外周面上の磁気ブラシに回収される。光除
電器１６の光除電により感光体ドラム１０の電位レベル
が略ゼロとされ感光体ドラム１０への転写残トナーの静
電的な吸着力が弱められ、転写残トナーが移動し易く、
転写残トナーのトナーと逆極性（プラス極性）のトナー
回収バイアスが印加されるスリーブ１１０ａ上の磁気ブ
ラシへの移動が容易となり回収効率が向上される。スリ
ーブ１１０ａの磁気ブラシによるトナー回収において、
除電手段としての光除電器１６による光除電が無いと感
光体電位が凹凸を有しているため、特に画像形成領域の
エッジ部でのトナー付着力が低減されない。またキャリ
アが付着することも起こり易い。そのため光除電を行い
感光体電位を平滑化することは、高いトナー回収効率と
キャリア付着防止に効果がある。

【００２４】磁気ブラシクリーニング装置１１０により
残留トナーを除去された感光体ドラム１０は再び磁気ブ
ラシ帯電装置１２０によって一様帯電を受け、次の画像
形成サイクルにはいる。

【００２５】上記図１、または図５において、２１０は
スリーブ１１０ａの上部に設けられ、クリーニング用の
磁性粒子を磁気ブラシクリーニング装置１１０へ供給す
る交換可能な供給ボトルであり、２２０は、帯電スリー
ブ１２０ａの上部に設けられ、帯電用の磁性粒子を磁気
ブラシ帯電装置１２０へ供給する交換可能な供給ボトル
である。また、２３０は、現像器１３の上部に設けら
れ、現像用のトナーを現像器１３に供給する交換可能な
トナー供給ボトルである。図１に示すように、磁気ブラ
シクリーニング装置１１０及び磁気ブラシ帯電装置１２
０よりの使用済みの磁性粒子がそれぞれのダクトＤＡ，
ＤＢを通して共通の磁性粒子回収容器３００へと定期的
に回収される。

【００２６】図２によれば、本発明においてはクリーニ
ング装置としての磁気ブラシクリーニング装置１１０で
の磁性粒子は、転写残トナーの回収とを良好とするた
め、現像手段の現像剤のキャリア粒子と同様に、磁性粒
子とトナーとの帯電性を考慮したものを用いるのが好ま
しい。

【００２７】この観点からクリーニング装置に用いられ
る磁性粒子としては以下のものを用いることが好まし
い。

【００２８】一般に磁性粒子は平均粒径が大きいと、磁
気ブラシクリーニング装置１１０の磁性粒子搬送体（ク
リーニング用磁性粒子搬送体）としてのスリーブ１１０
ａ上に形成される磁気ブラシの穂の状態が粗くなるため
に、トナー回収バイアスの電界により振動を与えながら
クリーニングしても、良好なクリーニングが行われない
等の問題点がある。この問題点を解消するには、磁性粒
子の平均粒径を小さくすればよく、実験の結果重量平均
粒径が１００μｍ以下であると上記問題点は発生しな
い。しかし、磁性粒子の粒径が小さ過ぎると、トナーに
吸着されて感光体ドラム１０表面に付着するようになっ
たり、飛散し易くなる。これらの現象は磁性粒子に作用
する磁界の強さ、それによる磁性粒子の磁化の強さにも
関係するが、一般的には、磁性粒子の重量平均粒径が４
０μｍ以下になると次第に上記傾向が出始め、３０μｍ
以下で顕著に現れるようになる。従って、この磁気ブラ
シクリーニング装置１１０での磁性粒子には、重量平均
粒径が好ましくは１００μｍ以下であり、４０μｍ以上
であるものが好適に用いられる。磁化の強さは３０〜１
００ｅｍｕ／ｇのものが好ましく用いられる。なお、磁
性粒子が球形化されていると、トナーと磁性粒子との帯
電性及び磁性粒子の吸着性を向上させ、さらにトナーの
荷電制御性を現像剤に用いられるキャリアと同程度に向
上させて、トナー粒子同志やトナー粒子と磁性粒子の凝
集を起こりにくくするので好ましい。

【００２９】上記の如き磁性粒子は、磁性体として従来
の磁性キャリアにおけると同様の、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、
といった強磁性体の球形化された粒子、又はそれらの磁
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、
シリコン樹脂、フッ素樹脂で球状に被覆するか、あるい
は、磁性体微粒子を分散して含有した樹脂の球状粒子を
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。

【００３０】なお、磁性粒子を前述のように樹脂等によ
って球状に形成することは、先に述べた効果の他に、磁
性粒子搬送体に形成される磁性粒子層が均一となり、ま
た、磁性粒子搬送体に高いトナー回収バイアス電圧を印
加することが可能になるという効果も与える。即ち、磁
性粒子が樹脂等によって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なくなり、従って、磁
性粒子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、従来の磁性粒子に見られるようなエッジ部が
なくなって、エッジ部への電界の集中が起こらなくな
り、その結果、磁性粒子搬送体に高いトナー回収バイア
ス電圧を印加しても、電極部材や感光体ドラム１０面に
放電してバイアス電圧がブレークダウンしたりすること
が起こらない、という効果を与える。この高いバイアス
電圧を印加できるということは、振動電界下でのクリー
ニングにおける効果を十分に発揮させることができると
いうことである。そして、以上のような効果を奏する磁
性粒子の球形化には前述のような流動化剤も用いられる
が、磁性粒子の耐久性等からすると、前述のような樹脂
を用いたものが好ましく、さらに、磁性粒子の抵抗率が
１０⁸Ω・ｃｍ以上、特に１０¹ ³Ω・ｃｍ以上の絶縁性
を有する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０．５０ｃｍ²の断面を有する容器に入れ
てタッピングしたのち、詰められた粒子上に１Ｋｇ／ｃ
ｍ²の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に１０００Ｖ
／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、
磁性粒子搬送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、感光体ドラム１０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のブレ
ークダウンが起こり易くなったりする。

【００３１】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なく、抵抗率が１０⁸
Ωｃｍ以上好ましくは１０¹³Ωｃｍ以上であることが適
正条件である。そして、このような磁性粒子は、球状の
磁性体粒子を酸化皮膜形成等によって高抵抗化するこ
と、磁性体微粒子分散系の磁性粒子では、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
分散樹脂粒子を得ること等によって製造される。磁石体
１１１を内部に有するスリーブ１１０ａに安定して吸着
させるべく磁性粒子の磁化率は３０〜７０ｅｍｕ／ｇで
あることが好ましい。

【００３２】クリーニング装置としての磁気ブラシクリ
ーニング装置１１０は回転する感光体ドラム１０と対向
し、感光体ドラム１０との近接部（クリーニング部Ｃ
Ｌ）において同方向（反時計方向）に回転されるクリー
ニング用磁性粒子搬送体としての例えばアルミ材やステ
ンレス材を用いた円筒状のスリーブ１１０ａと、該スリ
ーブ１１０ａの内部に設けられるＮ、Ｓ極よりなる磁石
体１１１と、該磁石体１１１によりスリーブ１１０ａの
外周面上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラシと、
該磁気ブラシにより感光体ドラム１０上よりクリーニン
グされた転写残トナーを、スリーブ１１０ａとの近接部
において回転しスリーブ１１０ａ上の磁気ブラシより再
回収するクリーニングローラ１１２と、該クリーニング
ローラ１１２上の再トナーを掻取り、排出口１１５に排
出するスクレーパ１１３と、磁気ブラシクリーニング装
置１１０内の磁性粒子を攪拌或いは磁性粒子供給時に使
用済み磁性粒子を磁気ブラシクリーニング装置１１０の
排出口１１５より溢れさせて排出する攪拌スクリュウ１
１４とにより構成される。

【００３３】トナー像が形成された領域である画像形成
領域に残った転写後の感光体ドラム１０の周面上の転写
残トナーは除電手段としての光除電器１６により光除電
され、感光体ドラム１０の電位レベルが略ゼロとされた
後、外周面にクリーニング用の磁性粒子からなる磁気ブ
ラシが形成されるクリーニング用磁性粒子搬送体である
スリーブ１１０ａを有するクリーニング装置としての磁
気ブラシクリーニング装置１１０にいたり、直流（Ｄ
Ｃ）バイアスＥ１に必要により交流（ＡＣ）バイアスＡ
Ｃ１が重畳されるトナー回収バイアス、例えば直流バイ
アスＥ１としてトナーと逆極性（本実施形態においては
プラス極性）の３００〜１５００Ｖが、また交流バイア
スＡＣ１として周波数１〜１０ｋＨｚ、電圧５００〜１
０００Ｖ_P-Pのトナー回収バイアスが印加されるスリー
ブ１１０ａにより、感光体ドラム１０の周面上の転写残
トナーがスリーブ１１０ａの外周面上の磁気ブラシに回
収される。転写残トナー領域での転写残トナーが完全に
回収されるように、トナー回収バイアスの印加は画像形
成領域よりも両側端をやや長くなるように印加する。

【００３４】また、現像剤に用いられるトナーは高画質
が可能な小粒径や球形の重合トナー（球形トナー）であ
っても、粉砕トナー（不定形トナー）と比較して高い回
収効率を有する。従来、一般的なゴムブレードでのクリ
ーニングの際、ブレードより擦り抜けが生じ易いとされ
る小粒径や球形トナーを用いることが可能となる。

【００３５】スリーブ１１０ａ上に転写残トナーを回収
した磁気ブラシはクリーニングローラ１１２にいたり、
前記スリーブ１１０ａに印加される直流（ＤＣ）バイア
スＥ１より高い直流（ＤＣ）バイアスＥ２によるトナー
再回収バイアスを印加する。また必要により交流（Ａ
Ｃ）バイアスＡＣ２が重畳されるトナー再回収バイアス
を印加してもよい。例えば直流バイアスＥ２として直流
（ＤＣ）バイアスＥ１より高いトナーと逆極性（本実施
形態においてはプラス極性）の５００〜２０００Ｖが、
また交流バイアスＡＣ２として周波数１〜１０ｋＨｚ、
電圧５００〜１０００Ｖ_P-Pのトナー再回収バイアスが
印加されるクリーニングローラ１１２により、磁気ブラ
シにより回収されたスリーブ１１０ａの周面上の転写残
トナーがクリーニングローラ１１２の外周面上に再回収
される。該クリーニングローラ１１２上の再回収トナー
はスクレーパ１１３によりクリーニングローラ１１２上
より掻取られ、排出口１１５に落下されダクトＤＡを通
して磁性粒子回収容器３００へと排出される。

【００３６】転写残トナーを回収されたスリーブ１１０
ａ上の磁気ブラシは、磁石体１１１に設けられるＮ−Ｎ
磁極部において、スリーブ１１０ａ上より落下されスリ
ーブ１１０ａとの近接部においてスリーブ１１０ａと逆
方向（反時計方向）に回転する攪拌スクリュウ１１４に
より攪拌された後、再度磁気ブラシ形成されクリーニン
グ部ＣＬに搬送される。

【００３７】メンテナンス時或いは例えば５万プリント
等の定期時に、クリーニング用の磁性粒子の交換が行わ
れる。メモリに記憶されたメンテナンスプリント毎や例
えば５万プリント毎の定期時に、制御部を通して交換信
号が出され、不図示の駆動モータの駆動により予めセッ
トされたクリーニング用の磁性粒子の供給ボトル２１０
の供給ローラ２１１が回転され、供給ボトル２１０内の
磁性粒子が磁気ブラシクリーニング装置１１０内に全量
が１回で落下される。遮蔽板１１６は、供給された磁性
粒子がクリーニングローラ１１２へと溢れ出すのを防止
している。供給後空の供給ボトル２１０を外し、新たな
供給ボトル２１０をセットすることにより画像形成装置
が作動状態となるように制御することも可能である。ま
た、定期時に制御部より不図示の操作部に例えばランプ
の点滅等による供給信号を表示し、供給ボトル２１０を
磁気ブラシクリーニング装置１１０にセットし、供給ボ
トル２１０底面の不図示の開閉蓋を開口して磁性粒子を
供給するようにしてもよい。

【００３８】落下された磁性粒子は回転されるスリーブ
１１０ａにより搬送され磁気ブラシクリーニング装置１
１０の底部に補給される。これに伴い、反時計方向に回
転される攪拌スクリュウ１１４により磁気ブラシクリー
ニング装置１１０内部に収納されている使用済みの磁性
粒子が排出口１１５より溢れ出され、ダクトＤＡを通し
て共通の磁性粒子回収容器３００に回収される。この
際、供給ボトル２１０より磁気ブラシクリーニング装置
１１０内に供給される１回の磁性粒子供給量は磁気ブラ
シクリーニング装置１１０内に収納される全磁性粒子に
対して、２０〜５０ｗｔ．％が好ましい。２０ｗｔ．％
未満では新規に供給される磁性粒子量が少な過ぎ交換効
果がなく良好なクリーニングが行われず、５０ｗｔ．％
を越えると新規の磁性粒子迄もが多く溢れ出てしまう。

【００３９】上記により、クリーニング装置内の磁性粒
子が劣化されることなく良好なクリーニング性能が長期
に維持される。

【００４０】次に前記の磁気ブラシを用いた接触式の磁
気ブラシ帯電装置１２０を説明する前に、それに用いら
れる帯電部材としての帯電用の磁性粒子について説明す
る。

【００４１】一般に帯電用の磁性粒子の平均粒径（重量
平均）が大きいと、（イ）帯電用磁性粒子搬送体（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、平均粒径が２００μｍ以下でその効
果が現れ初め、特に１５０μｍ以下になると、実質的に
（イ）の問題が生じなくなる。しかし、粒子が細か過ぎ
ると帯電時感光体ドラム１０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３０
〜１００ｅｍｕ／ｇのものが好ましく用いられる。

【００４２】以上から、磁性粒子の粒径は平均粒径（重
量平均）が１５０μｍ以下、特に好ましくは１５０μｍ
以下３０μｍ以上であることが好ましい。

【００４３】このような磁性粒子は、磁性体として前述
した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。

【００４４】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なくな
り、従って、磁性粒子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、帯電用磁性粒子の搬送担体に高
いバイアス電圧を印加しても、感光体ドラム１０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。

【００４５】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１０⁶Ω・ｃｍ以上１０¹⁰Ω・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０．５０ｃｍ²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１０００Ｖ／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、感光体ドラム１０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
圧による感光体ドラム１０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。

【００４６】さらに、接触式の磁気ブラシ帯電装置１２
０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、特に４０〜８
０ｅｍｕ／ｇを用いると好結果が得られることが判明し
た。

【００４７】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、抵抗率は好まし
くは１０⁶〜１０¹⁰Ω・ｃｍの範囲にあることが望まれ
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。

【００４８】図３または図４によれば、帯電装置として
の磁気ブラシ帯電装置１２０は回転する感光体ドラム１
０と対向し、感光体ドラム１０との近接部（帯電部Ｔ）
において同方向（反時計方向）に回転される帯電用磁性
粒子搬送体としての、例えばアルミ材やステンレス材を
用いた円筒状の帯電スリーブ１２０ａと、該帯電スリー
ブ１２０ａの内部に設けられるＮ、Ｓ極よりなる磁石体
１２１と、該磁石体１２１により帯電スリーブ１２０ａ
の外周面上に形成され感光体ドラム１０を帯電する磁性
粒子からなる磁気ブラシと、磁石体１２１のＮ−Ｎ磁極
部において該帯電スリーブ１２０ａ上の磁気ブラシを掻
取るスクレーパ１２３と、磁気ブラシ帯電装置１２０内
の磁性粒子を攪拌或いは磁性粒子供給時に使用済み磁性
粒子を磁気ブラシ帯電装置１２０の排出口１２５より溢
れさせて排出する攪拌スクリュウ１２４と、磁気ブラシ
の穂立ち規制板１２６とにより構成される。帯電スリー
ブ１２０ａは磁石体１２１に対し回動可能になってい
て、感光体ドラム１０との対向位置で感光体ドラム１０
の移動方向と同方向（反時計方向）に０．１〜１．０倍
の周速度で回転させられるのが好ましい。また帯電スリ
ーブ１２０ａは、帯電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スリーブ１２０ａの内部に複数の磁
極を有する磁石体１２１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１２１との相対的な回転によって、導電性の帯電
スリーブ１２０ａの表面に形成される磁性粒子層が波状
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、帯電スリーブ１２０ａ表面の磁性粒子
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。帯電スリーブ１２０ａの表面は磁性粒子の安
定な均一搬送のために表面の平均粗さを５．０〜３０μ
ｍ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、
帯電スリーブ１２０ａの外径は５．０〜２０ｍｍが好ま
しい。これにより、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、帯電スリーブ１２
０ａの線速度は感光体ドラム１０の移動速度と殆ど同じ
か、それよりも遅いことが好ましい。

【００４９】また、帯電スリーブ１２０ａ上に形成する
磁性粒子層の厚さは、規制手段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
域において帯電スリーブ１２０ａ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、帯電スリーブ１２０ａ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帯
電スリーブ１２０ａ上の存在量が少な過ぎると感光体ド
ラム１０への接触に不完全な部分を生じ磁性粒子の感光
体ドラム１０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
ましい付着量は１００〜４００ｍｇ／ｃｍ²であり、特
に好ましくは２００〜３００ｍｇ／ｃｍ²であることが
判明している。なお、この付着量は、磁気ブラシの帯電
領域における平均値である。

【００５０】帯電装置としての磁気ブラシ帯電装置１２
０には、直流（ＤＣ）バイアスＥ３に必要により交流
（ＡＣ）バイアスＡＣ３が重畳される帯電バイアス、例
えば直流バイアスＥ３としてトナーと同極性（本実施形
態においてはマイナス極性）の−１００〜−５００Ｖ
が、また交流バイアスＡＣ３として周波数１〜５ｋＨ
ｚ、電圧３００〜５００Ｖ_P-Pの帯電バイアスが印加さ
れる帯電スリーブ１２０ａにより、感光体ドラム１０の
周面が接触、摺擦されて感光体ドラム１０が帯電され
る。帯電スリーブ１２０ａと感光体ドラム１０との間に
は前記交流バイアスＡＣ３の電圧印加による振動電界が
形成されているので、磁気ブラシを経て感光体層１０ａ
上への電荷の注入が円滑に行われて一様に高速な帯電が
行われる。

【００５１】感光体ドラム１０を帯電した帯電スリーブ
１２０ａ上の磁気ブラシは、磁石体１２１に設けられる
Ｎ−Ｎ磁極部において、スクレーパ１２３により帯電ス
リーブ１２０ａ上より落下され帯電スリーブ１２０ａと
の近接部において帯電スリーブ１２０ａと逆方向（反時
計方向）に回転する攪拌スクリュウ１２４により攪拌さ
れた後、再度磁気ブラシ形成され帯電部Ｔに搬送され
る。

【００５２】図４に示すように、帯電バイアスの交流バ
イアスＡＣ３のピーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）と帯電電
位との関係は、ピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pが大きくなる
に従い帯電電位が大きくなり、帯電電位はピーク・ピー
ク電圧が一定のＶ１で帯電バイアスの直流バイアスＥ３
の値ＶＳとほぼ等しい値で飽和し、それ以上ピーク・ピ
ーク電圧Ｖ_P-Pを大きくしても帯電電位は殆ど変化しな
いという特性がある。磁性粒子の電気抵抗は環境条件に
よっても変化するが、また使用するに従い磁性粒子の表
面にトナーが融着するなどして電気抵抗は高くなる。こ
のため、特性曲線は使用初期の新しい磁性粒子の場合は
実線で示す（ａ）のように左側に、長期間使用した磁性
粒子の場合は前記特性曲線は点線で示す（ｂ）のように
右側に位置することになる。

【００５３】本発明の画像形成装置の接触方式による帯
電装置では、装着電源のｏｎ時或いはプリント開始前に
帯電電位に相当する直流バイアスＥ３の電圧値を所定値
とし、交流バイアスＡＣ３のピーク・ピーク電圧（Ｖ
_P-P）を低い値から次第に大きくした帯電バイアスを印
加してその時変化する感光体ドラム１０の帯電電位を電
位計ＥＳによって検出する。検出される帯電電位はＡ／
Ｄ変換器によってディジタル値に変換されたのち制御部
（ＣＰＵ）に入力される。制御部ではこの帯電電位が所
定値ＶＳ１の飽和点に達した時のＶ_P-Pの値を適正バイ
アス値Ｖ１と規定してプリント動作とする。

【００５４】即ち、プリントが行われる時交流バイアス
ＡＣ３を低い値から次第に大きくして（スイープして）
交流バイアスＡＣ３のＶ_P-Pの値Ｖ１を求め、制御部か
らバイアス信号が出力される。この制御信号はＤ／Ａ変
換器によってアナログ値に変換された後交流バイアスＡ
Ｃ３に送出され、交流バイアスＡＣ３は決定されたピー
ク・ピーク電圧Ｖ１を出力する。その際のピーク・ピー
ク電圧Ｖ１の値とメモリに格納された磁性粒子の劣化に
より交換すべき規定値Ｖ２を読み出しこれと比較する。
磁性粒子はトナーの混入により抵抗が増加するので、プ
リントの使用に従い適正バイアス値Ｖ１が増加する。こ
れに伴い印加するＶ_P-Pが増加し帯電不能な状態が生じ
ることになる。測定した電圧値が帯電不能を示す規定値
Ｖ２より小さい間は画像形成を続けるが、規定値Ｖ２よ
り大きくなると、制御部より画像形成動作停止信号が送
出され画像形成動作を停止し、不図示の操作部の表示部
に帯電装置異常の表示を行う。この表示に基づき、帯電
用の磁性粒子の供給ボトル２２０を磁気ブラシ帯電装置
１２０にセットし、供給ボトル２２０底面の不図示の開
閉蓋を開口して磁性粒子を磁気ブラシ帯電装置１２０に
落下、供給する。上記において感光体ドラム１０の電位
の測定に電位計ＥＳを用いたが、バイアス電源に直流電
流計を繋いで用いて交流バイアスＶ_P-Pを変化させ、こ
の電流値が飽和点に達した時のＶ_P-Pを適正バイアス値
Ｖ１と設定し、規定値Ｖ２との比較を行いＶ１を越えた
時磁性粒子の供給を行うようにしてもよい。

【００５５】またメンテナンス時或いは例えば５万プリ
ント等の定期時に、帯電用の磁性粒子の交換が行われ
る。メモリに記憶されたメンテナンスプリント毎や例え
ば５万プリント毎の定期時に、制御部を通して交換信号
が出され、不図示の駆動モータの駆動により予めセット
された帯電用の磁性粒子の供給ボトル２２０の供給ロー
ラ２２１が回転され、供給ボトル２２０内の磁性粒子が
磁気ブラシ帯電装置１２０内に全量が１回で落下され
る。供給後空の供給ボトル２２０を外し、新たな供給ボ
トル２２０をセットすることにより画像形成装置が作動
状態となるように制御することも可能である。また、定
期時に制御部より不図示の操作部に例えばランプの点滅
等による供給信号を表示し、供給ボトル２２０を磁気ブ
ラシ帯電装置１２０にセットし、供給ボトル２２０底面
の不図示の開閉蓋を開口して磁性粒子を供給するように
してもよい。

【００５６】落下された磁性粒子は回転される帯電スリ
ーブ１２０ａにより搬送され、スクレーパ１２３により
帯電スリーブ１２０ａ表面より掻落とされて磁気ブラシ
帯電装置１２０の底部に補給される。これに伴い、反時
計方向に回転される攪拌スクリュウ１２４により磁気ブ
ラシ帯電装置１２０内部に収納されている使用済みの磁
性粒子が排出口１２５より溢れ出され、ダクトＤＢを通
して共通の磁性粒子回収容器３００に回収される。この
際、供給ボトル２２０より磁気ブラシ帯電装置１２０内
に供給される１回の磁性粒子供給量は磁気ブラシ帯電装
置１２０内に収納される全磁性粒子に対して、２０〜５
０ｗｔ．％が好ましい。２０ｗｔ．％未満では新規に供
給される磁性粒子量が少な過ぎ交換効果がなく良好な帯
電が行われず、５０ｗｔ．％を越えると新規の磁性粒子
が溢れ出てしまう。

【００５７】上記により、帯電装置内の磁性粒子が劣化
されることなく良好な帯電性能が長期に維持される。

【００５８】さらに図６に示すように、クリーニング用
の磁性粒子の供給ボトル２１０、帯電用の磁性粒子の供
給ボトル２２０及び現像用のトナー供給ボトル２３０を
一体として供給カートリッジ２００を設け、メンテナン
ス時或いは例えば５万プリント等の定期時に、供給カー
トリッジ２００を交換するようにしてもよい。この場合
は、前記排出口１１５，１２５及びダクトＤＡ，ＤＢは
磁気ブラシクリーニング装置１１０及び磁気ブラシ帯電
装置１２０の一端部に例えば丸形の筒状として設け、排
出口１１５，１２５及びダクトＤＡ，ＤＢを通して前述
した磁性粒子回収容器３００へ使用済み磁性粒子を回収
する。

【００５９】

【発明の効果】請求項１ないし３によれば、クリーニン
グ装置内の磁性粒子が劣化されることなく良好なクリー
ニング性能が長期に維持される。

【００６０】請求項４ないし７によれば、帯電装置内の
磁性粒子が劣化されることなく良好な帯電性能が長期に
維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかわる画像形成装置の一実施形態を
示すレーザプリンタの断面構成図である。

【図２】磁性粒子による磁気ブラシを用いるクリーニン
グ装置の拡大図である。

【図３】磁性粒子による磁気ブラシを用いる帯電装置の
拡大図である。

【図４】図３の帯電装置による交流バイアス電圧と帯電
電位との関係を示す図である。

【図５】クリーニング装置及び帯電装置の磁性粒子の供
給ボトルと現像装置のトナー供給ボトルの交換を示す図
である。

【図６】図５の各供給ボトルを一体型とした供給カート
リッジを示す図である。

【符号の説明】

１０感光体ドラム１３現像器１３ａ現像スリーブ１１０磁気ブラシクリーニング装置１１０ａスリーブ１２０磁気ブラシ帯電装置１２０ａ帯電スリーブ２１０，２２０供給ボトル２３０トナー供給ボトル３００磁性粒子回収容器ＥＳ電位計ＶＳ１規定値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体を磁気ブラシを用いてクリーニ
ングするクリーニング装置を有する画像形成装置におい
て、前記磁気ブラシを形成する磁性粒子を前記クリーニング
装置へ供給すると共に、前記クリーニング装置に収納さ
れている磁性粒子を溢れさせて排出することを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項２】定期的に磁性粒子を供給することを特徴
とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記クリーニング装置への１回の供給量
が前記クリーニング装置に収納される全磁性粒子に対し
２０〜５０ｗｔ．％であることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の画像形成装置。
【請求項４】像形成体を磁気ブラシを用いて帯電する
帯電装置を有する画像形成装置において、前記磁気ブラシを形成する磁性粒子を前記帯電装置へ供
給すると共に、前記帯電装置に収納されている磁性粒子
を溢れさせて排出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】前記帯電装置による前記像形成体への帯
電電位或いは帯電電流を検知して磁性粒子の交換指示を
出すことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】定期的に磁性粒子を供給することを特徴
とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記帯電装置への１回の供給量が前記帯
電装置に収納される全磁性粒子に対し２０〜５０ｗｔ．
％であることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に
記載の画像形成装置。