JP2001042606A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】磁気ブラシ接触帯電方式・転写方式の画像形成
装置について、接触帯電部材である磁気ブラシの磁性粒
子の汚染による帯電性能の低下を長期にわたって防ぎ、
常に良好な画像を維持すること。 【解決手段】磁性粒子２４を用いた接触帯電部材２２・
２３・２４ａによって像担持体１に帯電を施し、該像担
持体の帯電面に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー
像として現像し、該トナー像を転写材に転写し、像担持
体は繰り返して作像に使用する画像形成装置において、
トナーの消費量に対応して、磁性粒子２４が補給される
こと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転写方式の電子写
真装置や静電記録装置などのように、電子写真感光体・
静電記録誘電体等の像担持体を所定の極性・電位に一様
に帯電し、該像担持体の帯電面に静電潜像を形成し、該
静電潜像をトナー像として現像し、該トナー像を転写材
に転写し、像担持体は繰り返して作像に使用する画像形
成装置に関する。

【０００２】より詳しくは、像担持体を帯電処理する帯
電手段として、磁性粒子を用いた接触帯電部材によって
像担持体を帯電処理する磁気ブラシ帯電器（磁気ブラシ
帯電装置）を用いた画像形成装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】図１５は画像形成装置の従来例としての
転写式電子写真装置（複写機・プリンター・ファクシミ
リ等）の一例の概略構成図である。

【０００４】１１１は第１の像担持体としての回転ドラ
ム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であ
り、矢印の時計方向に所定の周速度をもって回転駆動さ
れる。

【０００５】感光ドラム１１１はその回転過程において
帯電手段１１２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１１２は本例では接触帯電部材で
ある帯電ローラである。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、感光ドラム１１１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、感光ドラム１１１面に静
電潜像が形成される。

【０００６】そしてその静電潜像が現像手段１１３によ
りトナー像として現像される。

【０００７】一方、不図示の給紙機構部から第２の像担
持体としての転写材（転写紙）Ｐが感光ドラム１１１と
転写手段１１４との間の転写部に所定の制御タイミング
で給紙されて、感光ドラム１１１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１
１４は本例では転写ローラである。

【０００８】次いで転写材Ｐは回転感光体ドラム１１１
面から分離され、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。

【０００９】転写材Ｐに対するトナー像転写後の感光ド
ラム１１１面はクリーニング装置（クリーナー）１１５
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。

【００１０】１）接触帯電器 上記のような画像形成装置において、感光ドラム１１
１、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１１２〜１１５として
は種々の方式・構成のものがある。

【００１１】例えば、感光体ドラム１１１面を所定の極
性・電位に一様に帯電処理する帯電手段１１２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
ーに感光ドラム表面をさらすことで回転感光ドラム表面
を所定の極性・電位に帯電させるものである。

【００１２】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器が実用化され
てきている。

【００１３】接触帯電器は、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電圧（帯電バイアス）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。

【００１４】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）、磁性粒子を用いた磁気ブラシタイ
プ、導電性の繊維をブラシ状に形成したファーブラシタ
イプ等の各種形態のものが好ましく用いられている。

【００１５】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。

【００１６】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バイアス印加方式と、直流バイ
アス成分と交番バイアス成分を有する振動電圧とするＡ
Ｃバイアス印加方式がある。

【００１７】２）注入帯電 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。

【００１８】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バ
イアス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。

【００１９】この電荷注入帯電方式は、被体電体への帯
電がコロナ帯電器を用いて行われるような放電現象を利
用しないので、帯電に必要とされる印加帯電バイアスは
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。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】磁気ブラシ接触帯電方
式・転写方式の画像形成装置において、画像形成を繰り
返すと接触帯電部材である磁気ブラシの磁性粒子の汚染
が生じ、帯電性の低下が見られるようになる。

【００２１】磁気ブラシの磁性粒子の汚れの要因は、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
いるために磁性粒子に対してトナー粒子の樹脂成分が融
着したり、トナー粒子に外添された外添剤が付着するこ
とにより発生する。この現象により磁性粒子の抵抗が上
昇してしまい、被帯電体である像担持体を所望の電位に
まで帯電できなくなったり、帯電ムラが生じたりしてし
まい、画像不良が発生してしまう。

【００２２】そこで本発明は特に磁気ブラシ接触帯電方
式・転写方式の画像形成装置について、接触帯電部材で
ある磁気ブラシの磁性粒子の汚染による帯電性能の低下
を長期にわたって防ぎ、常に良好な画像を維持すること
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）磁性粒子を用いた接触帯電部材によ
って像担持体に帯電を施し、該像担持体の帯電面に静電
潜像を形成し、該静電潜像をトナー像として現像し、該
トナー像を転写材に転写し、像担持体は繰り返して作像
に使用する画像形成装置において、トナーの消費量に対
応して、磁性粒子が補給されることを特徴とする画像形
成装置。

【００２５】（２）トナーの消費量に対応した磁性粒子
の補給は、トナー消費量を検知する検知手段の信号に基
づくものであることを特徴とする（１）に記載の画像形
成装置。

【００２６】（３）トナーの消費量に対応した磁性粒子
の補給は、トナー容器内のトナー残量検知手段によるト
ナー補給タイミングにおいて行われることを特徴とする
（１）に記載の画像形成装置。

【００２７】（４）磁性粒子を補給する際は接触帯電部
材の使用された磁性粒子の少なくとも一部は剥ぎ取られ
ることを特徴とする（１）ないし（３）の何れかに記載
の画像形成装置。

【００２８】（５）像担持体に形成された静電潜像をト
ナー像として現像する現像手段がトナー像を転写材に転
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ることを特徴とする（１）ない
し（４）の何れかに記載の画像形成装置。

【００２９】（６）接触帯電部材に印加されるバイアス
は、直流バイアスに交番電圧が重畳されたものであるこ
とを特徴とする（１）ないし（５）の何れかに記載の画
像形成装置。

【００３０】（７）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
（１）ないし（６）の何れかに記載の画像形成装置。

【００３１】（８）像担持体は、有機感光体表面に１０
⁹ 〜１０¹⁴Ω・ｃｍの材質からなる表面層を有すること
を特徴とする（１）ないし（６）の何れかに記載の画像
形成装置。

【００３２】（９）像担持体はアモルファスシリコンの
材質からなることを特徴とする（１）ないし（６）の何
れかに記載の画像形成装置。

【００３３】〈作 用〉即ち、磁気ブラシ接触帯電方式
・転写方式の画像形成装置において、接触帯電部材であ
る磁気ブラシの磁性粒子の汚染度合いが何に依存するか
を調べたところ、汚染度合いは耐久の枚数よりもトナー
の消費量（使用量）によるものが大きいことがわかって
きた。例えば、同じ１００００枚の出力によっても画像
比率が高い場合と低い場合では大きく汚染状態が違い、
画像比率が高い場合には汚染度合いが激しいことが分か
った。

【００３４】そこで本発明においては、画像形成過程に
おけるトナーの消費量に対応して接触帯電部材である磁
気ブラシに新しい磁性粒子を補給することにより磁気ブ
ラシをリフレッシュして、磁気ブラシの磁性粒子の汚染
による帯電性能の低下を長期にわたって防ぎ、常に良好
な画像を維持することを可能とした。

【００３５】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉（図１〜図７） 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。

【００３６】本例の画像形成装置は、転写式電子写真プ
ロセス利用、磁気ブラシ接触帯電方式、ＬＥＤ露光方
式、反転現像方式のプリンターである。

【００３７】図１において、Ａはプリンター部、Ｂはそ
の上に搭載設置したイメージリーダー部（画像読取装
置）である。

【００３８】（１）イメージリーダー部Ｂ イメージリーダー部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。

【００３９】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。

【００４０】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に結像入射する。

【００４１】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部
Ａに送られる。

【００４２】即ち、イメージリーダー部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。

【００４３】（２）プリンター部Ａ １は第１の像担持体としての回転ドラム型の電子写真感
光体（感光ドラム）である。この感光ドラム１は中心支
軸を中心に所定の周速度をもって矢示の時計方向ａに回
転駆動される。本例の感光ドラム１は直径略３０ｍｍ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。この感光ドラム
１の層構成については後述する。

【００４４】ａ．帯 電：感光ドラム１はその回転過程
において帯電手段（帯電装置）としての磁気ブラシ帯電
器２によりその外周面が略−６５０Ｖに一様に一次帯電
処理される。磁気ブラシ帯電器２の構成については後述
する。

【００４５】ｂ．露 光：そして該回転感光ドラム１の
一様帯電面に対して潜像形成手段（露光手段、露光装
置）としてのＬＥＤ露光器３により画像情報の走査露光
がなされて、回転感光ドラム１面にはイメージリーダー
部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。

【００４６】すなわち、ＬＥＤ露光器３は感光ドラム１
の主走査方向に数多のＬＥＤを配列した発光素子アレー
であり、このＬＥＤ露光器３の個々のＬＥＤの発光がイ
メージリーダー部Ｂ側からプリンター部Ａ側に送られた
画像信号に対応して選択的にＯＮ・ＯＦＦ制御され、ま
た感光ドラム１が回転することによる副走査で、回転感
光ドラム１面にはＬＥＤの発光による露光部の電位が落
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。

【００４７】ｃ．現 像：その回転感光ドラム１面の形
成静電潜像が現像手段としての現像器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。この現
像器４の構成については後述する。

【００４８】ｄ．転 写：一方、給紙カセット５内に積
載収納されている第２の像担持体としての転写材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ド
ラム１と転写手段としての転写装置６との接触ニップ部
である転写部Ｔに給紙され、転写材Ｐ面に感光ドラム１
面側のトナー像が静電転写される。

【００４９】本例における転写装置６はベルト転写装置
であり、無端状の転写ベルト６ａを駆動ローラ６ｂ及び
従動ローラ６ｃ間に懸架し、矢印の反時計方向に感光ド
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６ａの内側には転写帯電ブレード６ｄ
を備え、このブレード６ｄでベルト６ａの上行側のベル
ト部分の略中間部を感光ドラム１面に接触させて転写部
Ｔを形成させてある。

【００５０】転写材Ｐがベルト６ａの上行側ベルト部分
の上面に乗って転写部Ｔに搬送される。その搬送転写材
Ｐの先端が転写部Ｔに進入する時点において転写帯電ブ
レード６ｄに不図示の転写バイアス印加電源から所定の
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ドラム１上のトナー
像が順次に転写材Ｐの上面に転写されていく。

【００５１】ｅ．定 着： 転写ベルト６ａは転写部Ｔ
から定着手段としての本例の場合は熱ローラタイプの定
着器８への転写材Ｐの搬送手段を兼ねさせてあり、転写
部Ｔを通過した転写材Ｐは回転感光ドラム１面から分離
されて転写ベルト６で定着器８へ搬送・導入され、トナ
ー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１１に排出される。

【００５２】ｆ．クリーニング：また転写材Ｐに対する
トナー像転写後（転写材分離後）の回転感光ドラム１面
はクリーナー（クリーニング装置）７によってドラム面
に残留している転写残りトナー等の付着汚染物の除去を
受けて清掃されて繰り返して画像形成に使用される。

【００５３】本例のクリーナー７はブレードタイプであ
り、クリーニングブレード７２を感光ドラム１面に所定
の押圧力で当接させてこのブレードのエッジ部で回転す
る感光ドラム１面を拭掃することで感光ドラム１面から
転写残りトナー等の付着汚染物を掻き取り除去する。感
光ドラム１面から掻き取られた転写残りトナー等の付着
汚染物はクリーニング容器７１内に収容される。

【００５４】（３）感光ドラム１ 第１の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、有機感光体上にその抵抗が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。

【００５５】本例における感光ドラム１は電荷注入帯電
性・負帯電性の有機感光体であり、図２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１
ｂ〜１ｆを下から順に設けてなるものである。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】（４）磁気ブラシ帯電器２ 図３は磁気ブラシ帯電器２の部分拡大模型図であり、本
例のものはスリーブ回転タイプのものである。

【００６２】２１は帯電器容器である。

【００６３】２２は磁気ブラシ担持部材としての外形１
６ｍｍの非磁性のスリーブ（以下、帯電スリーブと記
す）であり、一部を外部に露呈させて帯電器容器２１内
に回転可能に配設してある。

【００６４】２３は磁界発生手段としてのマグネットロ
ーラであり、上記の帯電スリーブ２２内に挿入して非回
転に固定して配設してあり、この固定のマグネットロー
ラ２３の外回りを帯電スリーブ２２が、１００ｍｍ／ｓ
ｅｃの回転速度で回転する感光ドラム１に対してカウン
ター方向である矢印の時計方向に１５０ｍｍ／ｓｅｃの
回転速度で回転駆動される。

【００６５】２４は帯電器容器２ａ内に収容させた帯電
用磁性粒子（以下、帯電キャリアと記す）であり、その
量は帯電スリーブ２２の周面に磁気ブラシとして担持さ
せる量に適当に余裕量を加えた量である。より具体的に
は本例では帯電スリーブ２２の一周分の磁気ブラシの帯
電キャリア量よりも多い、４０ｇの帯電キャリアを収容
させてある。

【００６６】２５は帯電器容器２１の開口部に設けた磁
気ブラシ層厚規制部材（規制ブレード）であり、帯電ス
リーブ２２に対して所定の僅少な隙間を存して取り付け
られている。この規制部材２５は、帯電スリーブ２２上
に該スリーブ内のマグネットローラ２３の磁界により磁
気ブラシとして磁気拘束されて担持され、帯電スリーブ
２２の回転に伴い回転搬送されて帯電器容器２１内から
持ち出される帯電キャリアの量（磁気ブラシの層厚）を
所定に規制して適正量の帯電キャリアの磁気ブラシ２４
ａを形成する役目をする。

【００６７】２６は帯電スリーブ２２に磁気拘束されて
担持されている帯電キャリアの磁気ブラシから帯電キャ
リアを少なくとも一部剥ぎ取る帯電キャリア剥ぎ取り部
材である。

【００６８】本例のものは帯電器容器２１内においてヒ
ンジ部２６ａを中心に揺動自在のブレード部材であり、
このブレード部材２６は例えば電磁ソレノイドやステッ
ピングモータ等の不図示の駆動手段が不図示の制御回路
で制御されることで、ブレード先端部が帯電スリーブ２
２の磁気ブラシ層２４ａに接触した剥ぎ取り位置と、磁
気ブラシ２４ａから非接触に逃げ離れた退避位置とに転
換される。図３の（ａ）はこの帯電キャリア剥ぎ取り部
材としてのブレード部材２６が帯電スリーブ２２の磁気
ブラシ２４ａから非接触に逃げ離れた退避位置に転換さ
れている状態時を示しており、常時はこの状態が保たれ
る。（ｂ）はブレード部材２６が磁気ブラシ２４ａに接
触した剥ぎ取り位置に転換されている状態時を示してい
る。

【００６９】２７は帯電器容器２１の上側に設けた帯電
キャリア収容室であり、この収容室２７内に適当量の補
給入れ替え用としての帯電キャリア２４を収容させてあ
る。この帯電キャリア収容室２７の底部と帯電器容器２
１の上側とはシャッタ機構部２８（図１）を介して連通
させてある。シャッタ機構部２８は不図示の制御回路に
より開閉制御される。常時は閉じ状態に保持されて帯電
キャリア収容室２７から帯電器容器２１への帯電キャリ
アの流れ込みはない。制御回路によりシャッタ機構部２
８が所定に開き制御されると、帯電キャリア収容室２７
から帯電器容器２１内の帯電スリーブ２２上に所定量の
帯電キャリアが補給されるようになっている。

【００７０】上記の磁気ブラシ帯電器２の下側にクリー
ナー７を配設してあり、本例においては磁気ブラシ帯電
器２の帯電器容器２１とクリーナー７のクリーニング容
器７１とを上下一連に構成して帯電器容器２１とクリー
ニング容器７１とを連通させた形態のものにしてある。
ｔａはクリーニングブレード７２により感光ドラム１面
から掻き落とされてクリーニング容器７１内に収容され
た転写残トナー等の感光ドラム面汚染物である。

【００７１】帯電スリーブ２２は感光ドラム１面に対し
て所定の僅少な隙間を存して対向させてあり、この対向
隙間は磁気ブラシ２４ａの層厚よりも小さくして磁気ブ
ラシ２４ａを感光ドラム１に接触させて感光ドラム面を
磁気ブラシ２４ａで摺擦するようにしてある。磁気ブラ
シ２４ａと感光ドラム１の接触部には磁気ブラシ２４ａ
の帯電キャリアの溜まり領域が形成される。この磁気ブ
ラシ２４ａと感光ドラム１との接触ニップ部が帯電部位
（帯電部）Ｎである。本例ではこの帯電部Ｎとしての接
触ニップ部の幅を５ｍｍに設定した。

【００７２】そして、回転駆動させた帯電スリーブ２２
を介して磁気ブラシ２４ａに不図示の帯電バイアス印加
電源から所定の帯電バイアスが印加され、回転する感光
ドラム１面が帯電部Ｎにおいて所定の極性・電位に接触
帯電処理される。本例においては、帯電バイアスとして
−６５０Ｖの直流電圧を帯電スリーブ２２に印加して感
光ドラム１面をほぼ−６５０Ｖに均一帯電させた。

【００７３】磁気ブラシ２４ａを構成させる帯電キャリ
ア２４としては、 平均粒径：１０〜１００μｍ 飽和磁化：２０〜２５０emu/cm³、 抵 抗 ：１×１０² 〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍ のものが使用できる。感光ドラム１にピンホールのよう
な絶縁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。

【００７４】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良いので、本例においては、 平均粒径：２５μｍ 飽和磁化：２００emu/cm³ 抵 抗 ：５×１０⁶ Ω・ｃｍ の磁性粒子を用いた。また本例において用いた帯電キャ
リア２４は、フェライト表面を酸化、還元処理して抵抗
調整を行ったものを用いている。

【００７５】ここで、帯電用磁性粒子の抵抗値は、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。

【００７６】（５）現像器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。

【００７７】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）。

【００７８】ｂ．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）。

【００７９】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）。

【００８０】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）。

【００８１】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。

【００８２】本例における現像器４は２成分接触現像器
（２成分磁気ブラシ現像器）である。図４の拡大模型図
において、４１は現像容器、４２は矢示の時計方向に回
転駆動される非磁性の現像スリーブ、４３はこの現像ス
リーブ４２内に固定配置されたマグネットローラ、４４
は現像容器４１内に収容させた、トナー粒子ｔと現像用
磁性粒子（以下、現像キャリアと記す）ｃとの混合から
なる２成分現像剤、４５・４６は現像剤撹拌スクリュ
ー、４７は現像剤４４を現像スリーブ４２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、４８は補充
用トナーホッパー部であり、補充用トナーｔを収容して
ある。

【００８３】現像スリーブ４２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５００μ
ｍになるように配置され、該現像スリーブ４２の面に形
成された現像剤４４の薄層４４ａ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。Ｍ
は感光ドラム１に対する現像剤接触領域（現像部）であ
る。

【００８４】本例において用いた２成分現像剤４４は、
トナー粒子ｔは平均粒径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１．０％、平
均粒径２０ｎｍのシリカを重量比１．０％、外添したも
のを用い、現像キャリアｃとしては飽和磁化が２０５ｅ
ｍｕ／ｃｍ³ の平均粒径３５μｍのものを用いた。

【００８５】そして上記のトナーｔと現像キャリアｃを
重量比８：９２で混合したものを現像剤４４として用い
た。

【００８６】このときの現像剤４４中のトナーｔは摩擦
帯電量が約−２５×１０^-3ｃ／ｋｇであった。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５で説明する。

【００８７】まず、摩擦帯電量を測定しようとするトナ
ー粒子ｔと現像キャリアｃを重量比で５：９５で混合し
た二成分剤を５０〜１００ｍｌ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、これを底に８００メッシ
ュのスクリーン１０３のある金属製の測定容器１０２に
入れて金属製の蓋１０４をする。

【００８８】この時の測定容器１０２全体の重量を量り
Ｗ１（ｋｇ）とする。

【００８９】次に、吸引機１０１（測定容器１０２と接
する部分は少なくとも絶縁体）において、吸引口１０７
から吸引し風量調節弁１０６を調節して真空計１０５の
圧力を２５０ｍｍＡｑとする。

【００９０】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１０９の電位
をＶ（ボルト）とする。ここで１０８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１
０２全体の重量を量りＷ２（ｋｇ）とする。

【００９１】このトナーの摩擦帯電量は下式のごとく計
算される。

【００９２】樹脂の摩擦帯電量（ｃ／ｋｇ）＝Ｃ×Ｖ×
１０^-3／（Ｗ１−Ｗ２） 次に、上記の現像器４を用いて２成分磁気ブラシ法によ
り感光ドラム１上の静電潜像を顕像化する現像工程と現
像剤の循環系について説明する。

【００９３】図４において、現像スリーブ４２は現像部
Ｍにおいて感光ドラム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４３のＮ２極
で現像容器４１内の現像剤４４が現像スリーブ４２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４２に対して垂直に配置された規制ブ
レード４７によって層厚が規制され、現像スリーブ４２
上に現像剤４４の薄層４４ａが形成される。Ｓ１極は搬
送極である。薄層として形成された現像剤４４ａが現像
部Ｍに対応の現像極である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によって回転感光ドラム１面の静
電潜像が現像部Ｍ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。

【００９４】現像部Ｍを通過した現像スリーブ４２上の
現像剤薄層４４ａは引き続く現像スリーブ４２の回転に
伴い現像容器４１内に戻し搬送される。Ｓ２極は搬送極
である。現像容器４１内に戻し搬送された現像剤薄層４
４ａは同極性で隣合ったＮ３極・Ｎ２極の反発磁界によ
って現像スリーブ４２上から離脱して現像容器４１内の
現像剤の溜りに戻される。

【００９５】現像スリーブ４２には不図示の現像バイア
ス印加電源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。

【００９６】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、現像器４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。より具体的には、感光
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
のバイアス電圧を印加する。

【００９７】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
光ドラム１面の現像時に感光ドラム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）。

【００９８】現像容器４１内の現像剤４４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４４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４８のトナー供給ロ
ーラ４８ａが駆動制御されて補充用トナーホッパー部４
８内のトナーｔが現像容器４１内に補充される。現像容
器４１内に補充されたトナーｔは現像剤４４中に攪拌部
材４５・４６で均一に攪拌混入される。このトナー補充
動作により現像容器４１内の現像剤４４のトナー濃度が
常に所定のレベル範囲に維持管理される。

【００９９】本実施例では２成分現像を採用したため現
像剤４４のインダクタンスを検知してトナーｔと現像キ
ャリアｃの混合比率をモニターし一定に保つようにトナ
ーの補給をする。

【０１００】（６）帯電キャリア補給入れ替え制御 上記例のプリンターのように、トナー像転写後（転写材
分離後）の回転感光ドラム１面に残留の転写残りトナー
等の汚染物を除去するクリーナー７を備えた画像形成装
置であっても、現像剤の微粉や外添剤等の微粒径の粉体
は転写材に転写されにくくて感光ドラム１面に残留しや
すく、またクリーニング手段もすり抜けやすい。

【０１０１】そのため、そのすり抜けた粒子やトナー粒
子が引き続く感光ドラム１の回転に伴い帯電部Ｎに持ち
運ばれて磁気ブラシ帯電器２の接触帯電部材である磁気
ブラシ２４ａとの摺擦によって磁気ブラシ２４ａ中に混
入する。

【０１０２】磁気ブラシ２４ａ中に混入したトナーは磁
気ブラシ２４ａの帯電キャリアとの摩擦帯電によって正
規の帯電極性（本実施例においてはネガ極性）に揃えら
れ、磁気ブラシ２４ａから感光ドラム１上に再び吐き出
される（印加バイアスよりも帯電電位の方が若干低くな
るため）。このようにして磁気ブラシ２４ａから感光ド
ラム１上に吐き出されたトナーは現像部Ｍに至り現像行
程時にかぶり取り電位（Ｖback）によって現像器４に現
像同時回収され再利用される。

【０１０３】以上のような行程で画像出力を行うと、磁
気ブラシ帯電器２の接触帯電部材である磁気ブラシ２４
ａにクリーナー７をすり抜けたトナーを一時的に回収
し、再び感光ドラム１に戻すため、長期の耐久を行うう
ちには、磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアとトナーや外
添剤との摺擦によって、磁気ブラシ２４ａの帯電キャリ
アにトナーの融着や外添剤の付着等が発生し（耐久によ
る帯電キャリアの汚染）、帯電キャリアの抵抗をアップ
させて、帯電性能の低下による画像不良が発生する。

【０１０４】ここで、図６は、磁気ブラシ帯電器２の１
０万枚の耐久に伴う帯電性能△Ｖ（飽和電位と１周目で
帯電できる電位の差）の変動を示したものである。帯電
性能△Ｖは小さければ小さいほど帯電性が良いことを示
しており、１周目で所望の帯電電位に近い値まで帯電で
きれば、前周の履歴を残すことなく均一な帯電が行えて
いることになる。

【０１０５】図６において（ａ）はトナーの消費量が１
枚あたり０．０２ｇの場合、（ｂ）はトナーの消費量が
１枚あたり０．１０ｇの場合であり、画像比率を変えて
帯電性能の変動を調べている。

【０１０６】図６の（ａ）と（ｂ）の対比からもわかる
ように、帯電性能の低下は、枚数依存だけではなく、ト
ナーの消費量が多いほど早く低下している。

【０１０７】このことから、帯電性を維持するために磁
気ブラシ帯電器２の接触帯電部材としての磁気ブラシ２
４ａの帯電キャリアの抵抗アップ防止を行うには、耐久
枚数に応じた対策だけでなく、トナーの消費量に応じた
対策が必要であることがわかる。

【０１０８】そこで本実施例においては、前記したよう
に、磁気ブラシ帯電器２の帯電器容器２１の上側に帯電
キャリア収容室２７（図１）を設け、この収容室２７内
に適当量の補給入れ替え用としての帯電キャリア２４を
収容させた。この帯電キャリア収容室２７の底部と帯電
器容器２１の上側とはシャッタ機構部２８を介して連通
させ、シャッタ機構部２８の開き制御により帯電キャリ
ア収容室２７から帯電器容器２１内の帯電スリーブ２２
上に所定量の帯電キャリアが補給されるようにした。ま
た帯電スリーブ２２に磁気拘束されて担持されている帯
電キャリアの磁気ブラシ２４ａから適当量の帯電キャリ
アを剥ぎ取る帯電キャリア剥ぎ取り部材としてのブレー
ド部材２６を配設した。

【０１０９】そして、プリンターのトナーの使用量に対
応して、 ．シャッタ機構部２８を開かせて図３の（ｂ）のよう
に帯電キャリア収容室２７から帯電器容器２１内の帯電
スリーブ２２上に所定量の帯電キャリア２４の補給を行
なわせた。シャッタ機構部２８は所定量の帯電キャリア
２４を帯電器容器２１内に補給した後は閉じ状態に再転
換させた。

【０１１０】具体的にはトナー消費量が１００ｇ時毎に
帯電キャリアを１ｇ補給するように設定した。

【０１１１】．またこの帯電キャリア収容室２７から
帯電器容器２１内への帯電キャリアの補給に際してはブ
レード部材２６を図３の（ｂ）のように磁気ブラシ２４
ａに接触した剥ぎ取り位置に転換させて磁気ブラシ２４
ａの帯電キャリアを上記の補給量にほぼ見合う量分剥ぎ
取らせた。磁気ブラシ２４ａから剥ぎ取られた帯電キャ
リアは本例ではクリーナー７のクリーニング容器７１内
に落下して収容される。ブレード部材２６は磁気ブラシ
２４ａから所定量の帯電キャリアを剥ぎ取った後は帯電
スリーブ２２の磁気ブラシ層２４ａから非接触に逃げ離
れた退避位置にに再転換させた。

【０１１２】上記の帯電器容器２１内への帯電キャリ
ア２４の補給動作と、の磁気ブラシ２４ａからの帯電
キャリアの剥ぎ取り動作により、帯電スリーブ２２上に
形成担持される磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアの一部
入れ替えがなされて磁気ブラシ２４ａがリフレッシュさ
れ、帯電性能の低下が改善される。

【０１１３】上記の帯電キャリアの補給入れ替え制御動
作・は、プリンターの繰り返しの画像形成の実行に
伴うトナーの消費量が不図示の制御回路で演算検知さ
れ、そのトナー消費量情報に基づいて制御回路がシャッ
タ機構の開閉制御とブレード部材２６の揺動制御を行う
ことで実行される。

【０１１４】ここで、トナー消費量の管理は、現像器４
の現像容器４１へのトナーホッパー４８からのトナー補
給量を制御回路において記録（メモリ）することにより
行うことができる。

【０１１５】現像器４の現像容器４１へのトナーの補給
については、例えば本実施例のように２成分現像の場合
には現像剤４４のトナーｔと現像キャリアｃの混合比率
を一定にするように、光学検知方法やインダクタンス検
知方法により直接混合比率を測定する方法や、画像デー
タからトナー消費量を計算して補給する方法や、感光ド
ラムや転写ベルト等にパッチを現像し、その濃度を光学
検知するなどの方法により少量ずつトナー補給する方法
がある。また、１成分現像の場合には前述の画像データ
からトナー消費量を計算する方法がある。

【０１１６】また、磁気ブラシ帯電器２の磁気ブラシ２
４ａの汚染する速度がある程度遅い場合には、必ずしも
トナーの補給量を管理しなくても、例えば２成分現像の
場合はトナーホッパー４８、１成分現像の場合は現像容
器内のトナーがなくなり残量検知信号が働いたときに、
上記の帯電キャリアの補給入れ替え制御動作・を行
なわせるようにしても良い。

【０１１７】本実施例では、２成分現像を採用したため
上記の中から現像剤のインダクタンスを検知して、トナ
ーと現像キャリアの混合比率をモニターし一定に保つよ
うにトナーの補給を施し、その際のトナー補給量を記録
し管理する方法を採った。

【０１１８】上記のようにトナーの消費量に合わせて、
磁気ブラシ帯電器２の帯電キャリアを少量ずつ補給入れ
替えしていくことによって、接触帯電部材としての磁気
ブラシ２４ａの耐久に伴う汚染の進行に起因する帯電性
能の低下が著しく改善された。

【０１１９】ここで、図７は図６と同様に磁気ブラシ帯
電器２の１０万枚の耐久に伴う帯電性能△Ｖの変動を示
したものであり、（ａ）はトナーの消費量が１枚あたり
０．０２ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全
くしない場合（図６の（ａ）と同じ） （ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合
で、５０００枚ごとに１ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合 （ｃ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合（図
６の（ｂ）と同じ） （ｄ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、５０００枚ごとに１ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合 （ｅ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、１０００枚ごとに１ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合である。

【０１２０】図７の結果から、（ａ）・（ｃ）に比べて
（ｂ）・（ｅ）は、１０万枚時点でもほとんど帯電性能
が変動していない。

【０１２１】また、（ｄ）は帯電キャリアの補給入れ替
えは行っているがトナーの消費量に対して補給入れ替え
のタイミングが遅いため、徐々に帯電能が低下してしま
っていることかわかる。

【０１２２】また、（ａ）〜（ｅ）は同じ画像チャート
で耐久を行ったが、画像比率の違う様々なチャートを用
い耐久を行い、トナーの補給量が１００ｇに達した時に
帯電カリアを１ｇ補給するようなシーケンスで行った場
合においても、（ｂ）や（ｅ）のように常に良好な帯電
性を維持することができた。 ・この
ように、画像出力枚数ではなく、トナーの消費量に対応
して磁気ブラシ帯電器の帯電キャリアの補給入れ替えを
行うことにより、接触帯電部材である磁気ブラシの帯電
キャリア表面に対するトナー樹脂の融着や外添剤の付着
による抵抗値アップを防止し抵抗値を一定に保つことに
より磁気ブラシ帯電器の帯電性能を維持することが可能
となった。

【０１２３】〈実施例２〉（図８・図９） 本実施例は上述の実施例１のプリンターにおいてクリー
ナー７を除去してクリーナーレスシステムのプリンター
にした。図８はこのクリーナーレスシステムのプリンタ
ーの概略構成模型図である。クリーナー７が無い以外の
装置構成は実施例１のプリンターと同様であるので再度
の説明は省略する。

【０１２４】本実施例において用いたクリーナーレスシ
ステムについて簡単に説明すると、トナー像転写の際に
転写材Ｐに行かずに感光ドラム１上に残ってしまった転
写残トナーは、磁気ブラシ帯電器２の接触帯電部材であ
る磁気ブラシ２４ａによって回収され、磁気ブラシ２４
ａ中の帯電キャリアとの摩擦帯電及び印加バイアスの影
響によって−極性に帯電され、感光ドラム１上に吐き出
される。吐き出された−極性のトナーは現像器４に現像
同時回収され再利用される。

【０１２５】この現像同時回収は現像時のかぶりとり電
位Ｖbackを利用している。通常現像工程においては、現
像器４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。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
に感光ドラム面の非画像領域にトナーが付くのを防止す
るのとともに、クリーナーレス装置においては転写残り
トナーの回収も行なっている。

【０１２６】このクリーナーレスシステムにおいて感光
ドラムの帯電手段は必ずしも磁気ブラシ帯電器に限られ
るものではないが、例えば導電性ローラーを用いた帯電
器の場合には比表面積が少ないため表面にトナーが付着
するとその部分は帯電不良となってしまい、またコロナ
帯電器を用いた場合にはトナーがあっても帯電は行える
が、放電性生物等が付着しやすい点や転写効率が低下し
た場合など、転写残トナーのパターンで残るため、像露
光が遮られたり、現像部での回収不良が発生したりす
る。

【０１２７】これに対して、磁気ブラシ帯電器２を用い
た場合には比表面積が大きいため、トナーが多少混入し
ても帯電性は大きくは低下しない（融着の場合は低下す
る）ことに加えて、転写残トナーを一度回収し吐き出す
ため、転写残トナーの残り方が非パターン化されるため
転写効率が低下した場合も像露光の遮光や現像での回収
不良が発生しにくい。

【０１２８】このようなクリーナーレス装置を用いた場
合には、磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアの抵抗値の上
昇が、クリーナーがある装置に場合に比べて顕著とな
り、本発明の効果は特に大きい。

【０１２９】本実施例においては磁気ブラシ帯電器２に
ついての前述の帯電キャリア補給入れ替え制御・
を、トナー消費量が１００ｇ時に帯電キャリアが２ｇ補
給されるように設定した。ブレード部材２６により磁気
ブラシ２４ａから適量剥ぎ取られた帯電キャリアは帯電
器容器２１内の底部に落下して収容される。

【０１３０】このようにトナーの補給に合わせて、磁気
ブラシ帯電器２の帯電キャリアを少量ずつ補給入れ替え
していくことによって、本実施例のようにクリーナレス
装置の場合においても磁気ブラシ帯電器２の耐久に伴う
帯電性能の低下が著しく改善された。

【０１３１】ここで、図９は磁気ブラシ帯電器２の１０
万枚の耐久に伴う帯電性能△Ｖの変動を示したものであ
り、（ａ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの
場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合 （ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合
で、５０００枚ごとに２ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合 （ｃ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合 （ｄ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、５０００枚ごとに２ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合 （ｅ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、１０００枚ごとに２ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合である。

【０１３２】図９の結果から、（ａ）・（ｃ）に比べて
（ｂ）・（ｅ）は、１０万枚時点でもほとんど帯電性能
が変動していない。また、（ｄ）は帯電キャリアの補給
入れ替えは行っているが、トナーの消費量に対して帯電
キャリアの補給入れ替えのタイミングが遅いため、徐々
に帯電能が低下してしまっていることかわかる。

【０１３３】また、（ａ）〜（ｅ）は同じ画像チャート
で耐久を行ったが、画像比率の違う様々なチャートを用
い耐久を行い、トナーの補給量が１００ｇに達した時に
帯電キャリアを２ｇ補給するようなシーケンスで行った
場合においても、（ｂ）や（ｅ）のように常に良好な帯
電性を維持することができた。

【０１３４】このように、トナーの消費量に合わせて、
帯電キャリアの補給入れ替えを行うことにより、クリー
ニング手段を具備しないクリーナレス装置においても、
帯電キャリア表面に対するトナー樹脂の融着や外添剤の
付着による抵抗値アップを防止し抵抗値を一定に保つこ
とにより磁気ブラシ帯電器の帯電性能を維持することが
可能となった。

【０１３５】〈実施例３〉（図１０・図１１） 実施例１や同２においては、感光ドラム１として有機感
光体上にその抵抗が１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・ｃｍの材質を有
する表面層を持つものを用いたが、本実施例においては
感光ドラム１としてアモルファスシリコン感光体を使用
した。

【０１３６】その他のプリンター構成は実施例１や同２
のプリンターと同様であるので再度の説明を省略する。

【０１３７】アモルファスシリコン感光体は上記の有機
感光体と同様に注入帯電が可能な感光体であるが、誘電
率が有機感光体が３〜４程度であるのに対して、アモル
ファスシリコン感光体は１１〜１２程度と大きいため、
帯電時に必要なドラム電流量が大きくなる。

【０１３８】このため、耐久初期は有機感光体とほぼ同
等の帯電性能が得られているが、接触帯電部材としての
磁気ブラシ２４ａの帯電キャリアの抵抗がアップすると
帯電性能が急激に低下する。

【０１３９】そこで、感光ドラム１としてアモルファス
シリコン感光体を用いたプリンターについて、それが実
施例１のようにクリーナー７を有するプリンターの場合
には磁気ブラシ帯電器２についての前述の帯電キャリア
補給入れ替え制御・を、トナー消費量が１００ｇ時
に帯電キャリアが１．５ｇ補給されるように設定し、ま
た実施例２のようにクリーナーレスのプリンターの場合
にはトナー消費量が１００ｇ時に帯電キャリアが３ｇ補
給されるように設定した。

【０１４０】このようにトナーの補給に合わせて、磁気
ブラシ帯電器２の帯電キャリアを少量ずつ補給・入れ替
えしていくことによって、感光ドラム１としてアモルフ
ァスシリコン感光体を用いた場合においても磁気ブラシ
帯電器２の耐久に伴う帯電性能の低下が著しく改善され
た。

【０１４１】ここで、図１０は、感光ドラム１としてア
モルファスシリコン感光体を用い、クリーナー７を具備
したプリンターについて、磁気ブラシ帯電器２の１０万
枚の耐久に伴う帯電性能△Ｖの変動を示したものであ
り、（ａ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの
場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場
合、（ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの
場合で、５０００枚ごとに１．５ｇの帯電キャリアの補
給入れ替えを行った場合 （ｃ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合 （ｄ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、５０００枚ごとに１．５ｇの帯電キャリアの補給入
れ替えを行った場合 （ｅ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、１０００枚ごとに１．５ｇの帯電キャリアの補給入
れ替えを行った場合である。

【０１４２】また、図１１は、感光ドラム１としてアモ
ルファスシリコン感光体を用い、クリーナーレスのプリ
ンターについて、磁気ブラシ帯電器２の１０万枚の耐久
に伴う帯電性能△Ｖの変動を示したものであり、（ａ）
はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合で、帯
電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合 （ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合
で、５０００枚ごとに３ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合 （ｃ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合 （ｄ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、５０００枚ごとに３ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合、 （ｅ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、１０００枚ごとに３ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合である。

【０１４３】図１０および図１１の結果からどちらの場
合も、（ａ）・（ｃ）に比べて（ｂ）・（ｅ）は、１０
万枚時点でもほとんど帯電性能が変動していない。

【０１４４】また、（ｄ）は帯電キャリアの補給入れ替
えは行っているが、トナーの消費量に対して帯電キャリ
アの補給入れ替えのタイミングが遅いため、徐々に帯電
能が低下してしまっていることかわかる。

【０１４５】また、（ａ）〜（ｅ）は同じ画像チャート
で耐久を行ったが、画像比率の違う様々なチャートを用
い耐久を行い、トナーの補給量が１００ｇに達した時に
帯電キャリアを、クリーナー７があるプリンターの場合
には１．５ｇ、クリーナレスプリンターの場合には３ｇ
補給するようなシーケンスで行った場合においても、
（ｂ）や（ｅ）のように常に良好な帯電性を維持するこ
とができた。

【０１４６】このように、トナーの消費量に対応して帯
電キャリアの補給入れ替えを行うことにより、アモルフ
ァスシリコンを感光体として用いた場合においても、帯
電キャリア表面に対するトナー樹脂の融着や外添剤の付
着による抵抗値アップを防止し抵抗値を一定に保つこと
により磁気ブラシ帯電器２の帯電性能を維持することが
可能となった。

【０１４７】〈実施例４〉（図１２） 実施例１・同２・同３の各プリンターにおいては、帯電
バイアスとして−６５０Ｖの直流バイアスを磁気ブラシ
帯電器２の帯電スリーブ２２に印加することにより感光
ドラム１の帯電を行ったが、本実施例においては帯電バ
イアスとして、上記直流バイアスに対して、さらに１０
００ＨＺ、７００Ｖの交番電圧を重畳したＤＣ＋ＡＣバ
イアスを磁気ブラシ帯電器２の帯電スリーブ２２に印加
することにより感光ドラム１の帯電を行った。

【０１４８】帯電バイアスに交番電圧を重畳することに
より帯電性が向上することに加えて、例えば実施例２の
ようにクリーナーレス装置の場合には、転写残りトナー
の磁気ブラシへの回収及び吐き出しの効率が向上する。

【０１４９】図１２は、実施例２と同様のプリンター構
成で、磁気ブラシ帯電器２の帯電スリーブ２２に印加す
る帯電バイアスを上記の交番電圧を重畳したＤＣ＋ＡＣ
バイアスとした場合の、磁気ブラシ帯電器２の１０万枚
の耐久に伴う帯電性能△Ｖの変動を示したものであり、
本実施例においても前述の帯電キャリア補給入れ替え制
御・を行った。

【０１５０】具体的には交番電圧を印加することにより
帯電性能が向上したため、トナー消費量が１００ｇ時に
帯電キャリアを１ｇ補給するように設定した。

【０１５１】（ａ）はトナーの消費量が１枚あたり０．
０２ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くし
ない場合 （ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合
で、５０００枚ごとに１ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合 （ｃ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合 （ｄ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、５０００枚ごとに１ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合 （ｅ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、１０００枚ごとに１ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合である。

【０１５２】図１２の結果から、（ａ）・（ｃ）に比べ
て（ｂ）・（ｅ）は１０万枚時点でもほとんど帯電性能
が変動していない。

【０１５３】また、（ｄ）は帯電キャリアの補給入れ替
えは行っているが、トナーの消費量に対して帯電キャリ
アの補給入れ替えのタイミングが遅いため、徐々に帯電
能が低下してしまっていることかわかる。

【０１５４】また、（ａ）〜（ｅ）は同じ画像チャート
で耐久を行ったが、画像比率の違う様々なチャートを用
い耐久を行い、トナーの補給量が１００ｇに達した時に
帯電キャリアを１ｇ補給するようなシーケンスで行った
場合においても、（ｂ）や（ｅ）のように常に良好な帯
電性を維持することができた。

【０１５５】このように、帯電バイアスに交番電圧を重
畳した場合、帯電性能が向上するため直流バイアスのみ
を印加した場合よりも、帯電キャリアの補給入れ替え量
を減らすことができる。

【０１５６】〈実施例５〉（図１３・図１４） 実施例１〜同４においては、現像器４として２成分現像
器を用い、現像材４４の現像キャリアｃとトナーｔの混
合比率をインダクタンス検知法によって一定に保つよう
にトナーを補給する際の補給量を管理して、トナーの消
費量に応じて帯電キャリアを補給入れ替えしたが、本実
施例においては、２成分現像器４にトナーを補給するた
めのトナーホッパー（トナー容器）４８内の５００ｇの
トナーがほぼ無くなりトナー残量検知手段（不図示）が
働いた時点で帯電キャリアを補給入れ替えするタイミン
グをとった。

【０１５７】即ちトナーホッパー４８内のトナーがほぼ
無くなったことが残量検知手段で検知されると、その検
知信号が制御回路（不図示）に入力する。制御回路はそ
の入力信号に基づいて前述の帯電キャリア補給入れ替え
制御・を実行する。また警告・表示手段（不図示）
を作動させてオペレーターにトナーホッパー４８へのト
ナー補給を促す。

【０１５８】このような方法を採るためには、磁気ブラ
シ２４ａの帯電キャリア汚染の進行速度が遅い条件や基
本的な帯電特性が高い場合が好ましいが、実施例１〜同
４のようにトナーの消費量をデータとして管理する必要
がないためコストの低減がはかれる。

【０１５９】本実施例においては、実施例１のように磁
気ブラシ２４ａの帯電キャリア汚染の進行速度が遅い条
件であるクリーニング手段７を具備する装置で、帯電バ
イアスとして−６５０Ｖの直流バイアスを帯電スリーブ
２２に印加した場合と、実施例４のようにクリーナレス
装置のように基本的な帯電特性が高い条件の装置で、帯
電バイアスとして−６５０Ｖの直流バイアスに対して、
１０００ＨＺ・７００Ｖの交番電圧を重畳したＤＣ＋Ａ
Ｃバイアスを帯電スリーブ２２に印加した場合の装置に
ついてそれぞれ耐久を行った。

【０１６０】ここで、図１３は、クリーナー７を具備し
たプリンターで、かつ直流バイアスの帯電条件で、１０
万枚の耐久に伴う帯電性能△Ｖの変動を示したものであ
り、（ａ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの
場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合 （ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合
で、ホッパー４８内の５００ｇのトナーが無くなる２５
０００枚ごとに５ｇの帯電キャリアの補給入れ替えを行
った場合 （ｃ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合 （ｄ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、ホッパー４８内の５００ｇのトナーが無くなる５０
００枚ごとに５ｇの帯電キャリアの補給入れ替えを行っ
た場合である。

【０１６１】また、図１４は、クリーナレスのプリンタ
ーで、かつ直流バイアスに交番電圧を重畳した帯電条件
で、１０万枚の耐久に伴う帯電性能△Ｖの変動を示した
ものであり、（ａ）はトナーの消費量が１枚あたり０．
０２ｇの場合で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くし
ない場合 （ｂ）はトナーの消費量が１枚あたり０．０２ｇの場合
で、トナーホッパー４８内の５００ｇのトナーが無くな
る２５０００枚ごとに５ｇの帯電キャリアの補給入れ替
えを行った場合 （ｃ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、帯電キャリアの補給入れ替えを全くしない場合 （ｄ）はトナーの消費量が１枚あたり０．１０ｇの場合
で、トナーホッパー４８内の５００ｇのトナーが無くな
る５０００枚ごとに５ｇの帯電キャリアの補給入れ替え
を行った場合である。

【０１６２】図１３および図１４の結果からどちらの場
合も、（ａ）・（ｃ）に比べて（ｂ）・（ｄ）は１０万
枚時点でもほとんど帯電性能が変動していないことかわ
かる。

【０１６３】また、（ａ）〜（ｄ）は同じ画像チャート
で耐久を行ったが、画像比率の違う様々なチャートを用
い耐久を行い、トナーホッパー４８内の５００ｇのトナ
ーが無くなった時に帯電キャリアを５ｇ補給するような
シーケンスで行った場合においても、（ｂ）や（ｄ）の
ように常に良好な帯電性を維持することができた。

【０１６４】〈その他〉 １）帯電キャリア補給入れ替え制御は画像形成時に実行
させてもよいし、非画像形成時に実行させてもよい。

【０１６５】２）各実施例においては、現像器４を、ト
ナー粒子ｔと帯電キャリアｃを混合した２成分現像剤を
用いた２成分現像器としたが、現像器４は２成分現像器
に限られるものではなく、１成分現像器等すべての現像
方法において可能である。

【０１６６】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。

【０１６７】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、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
などの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。

【０１６８】３）トナーの消費量の検知方法も、２成分
現像の場合には、インダクタンス検知や光学検知等によ
り直接現像剤中のトナー濃度を測定する方法や、感光ド
ラムや転写シート上にパッチを現像し濃度測定をするこ
とによってトナー濃度を割り出す方法であるバッチ検出
法等によってトナーを補給していく際にトナー消費量を
記録したり、画像信号からトナーの消費量を割り出す方
法など様々な方法があり、１成分現像の場合には画像信
号から割り出す方法や現像容器内のトナー量の推移を光
学検知等で管理する方法などがあるが、いずれの場合で
もトナーの消費量に合わせて、帯電キャリアを補給して
いくことによって効果が見られた。

【０１６９】４）また、磁気ブラシの帯電キャリア汚染
の進行が遅い場合や帯電の基本性能が高い場合などは、
実施例５のように、１成分現像の場合でもトナーホッパ
ーや現像容器内のトナーがほぼ無くなったタイミングで
帯電キャリアの補給を行っても良い。

【０１７０】５）トナーの消費量に対する帯電キャリア
の補給量や、補給のタイミング等についても、各実施例
の量及び枚数はごく一例であり、トナーの消費量に対応
して帯電用帯電キャリアを補給することによりすべての
場合で効果が得られた。

【０１７１】６）また、感光体についても、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、上
記以外の有機感光体等でも、耐久性向土のためには充分
な効果が得られる。

【０１７２】７）磁気ブラシからの帯電キャリアの剥ぎ
取り手段は実施例のブレード部材２６に限られず任意の
手段構成にすることができる。

【０１７３】更に、各実施例においては帯電キャリアの
補給に伴い、使用した帯電キャリアを磁気ブラシから適
量剥ぎ取ったが、全てを剥ぎ取って全て新しい帯電キャ
リアに入れ替えても良い。また例えば感光体への付着等
で帯電キャリアの減少が顕著な場合には、必ずしも剥ぎ
取りを行う必要はない。

【０１７４】８）また、帯電器２の構成についても各実
施例では、内部に固定マグネットを配し、回転可能な非
磁性スリーブの回転によって帯電キャリアを搬送した
が、このような構成に限られるものではなく、マグネッ
ト自体が回転する構成など、帯電キャリアを用いた接触
帯電において、トナーの消費量に対応して帯電キャリア
の供給を行う帯電器のすべてを含んでいる。

【０１７５】９）接触帯電部材に対する帯電バイアス印
加をＡＣバイアス印加方式で行なう場合の交流バイアス
成分の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使
用可能である。また、交流バイアスは、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。この時交流バイアスを制御すると
は、そのピーク間電圧を制御すればよい。このように、
交流バイアスは、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。

【０１７６】現像器に印加する現像バイアスに交流バイ
アス成分を含ませる場合のその交流バイアスについても
上記と同様である。

【０１７７】１０）像担持体の帯電面に対する情報書き
込み手段としての画像露光手段は、実施形態例のような
ＬＥＤ露光手段に限定されるものではなく、通常のアナ
ログ的な画像露光手段や、レーザー走査露光手段、蛍光
灯等の発光素子と液晶シャッタ等の組み合わせによるも
のなど、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。

【０１７８】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静電潜像を書き込み形成す
る。

【０１７９】１１）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。

【０１８０】１２）像担持体、帯電器、現像器等の任意
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。

【０１８１】１３）像担持体としての電子写真感光体や
静電記録誘電体を回動ベルト型にし、これに帯電・潜像
形成・現像の工程手段により所要の画像情報に対応した
トナー像を形成させ、そのトナー像形成部を閲読表示部
に位置させて画像表示させ、像担持体は繰り返して表示
画像の形成に使用する画像表示装置（ディスプレイ装
置）もある。本発明の画像形成装置にはそのような画像
表示装置も含む。

【０１８２】

【発明の効果】以上説明したように、磁気ブラシ接触帯
電方式・転写方式の画像形成装置において接触帯電部材
である磁気ブラシの帯電性能の低下は、トナーの消費に
伴う帯電用磁性粒子（帯電キャリア）へのトナー融着や
外添剤付着が主要因であるため、本発明のようにトナー
の消費量に対応して磁性粒子を補給することにより、磁
性粒子の汚染による帯電性能の低下を長期にわたって防
ぎ、常に良好な画像を維持することが可能となった。

【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】 感光ドラムの層構成模型図

【図３】 帯電器の構成模型図

【図４】 現像器の構成模型図

【図５】 トナーの帯電量測定に用いた測定器具の説明
図

【図６】 磁気ブラシの帯電キャリアの耐久に伴う汚染
による帯電性能の変動を表すグラフ

【図７】 実施例１における各種条件での耐久に伴う帯
電性能の変動を表すグラフ

【図８】 実施例２の画像形成装置（クリーナーレス）
の概略構成模型図

【図９】 実施例２における各種条件での耐久に伴う帯
電性能の変動を表すグラフ

【図１０】 実施例３における各種条件での耐久に伴う
帯電性能の変動を表すグラフ（その１）

【図１１】 実施例３における各種条件での耐久に伴う
帯電性能の変動を表すグラフ（その２）

【図１２】 実施例４における各種条件での耐久に伴う
帯電性能の変動を表すグラフ

【図１３】 実施例５における各種条件での耐久に伴う
帯電性能の変動を表すグラフ（その１）

【図１４】 実施例５における各種条件での耐久に伴う
帯電性能の変動を表すグラフ（その２）

【図１５】 画像形成装置の一例の概略構成模型図

【符号の説明】

Ａ・・プリンター部、Ｂ・・イメージスキャナー部、１
・・感光ドラム（像担持体）、２・・磁気ブラシ帯電
器、３・・ＬＥＤ露光手段、４・・現像器、５・・給紙
カセット、６・・転写ベルト装置、７・・クリーナー、
８・・定着器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H003 AA12 BB11 CC04 DD05 EE11 2H027 DD02 DD07 DE02 DE04 DE07 ED03 ED10 ZA07 2H068 AA08 DA16 DA17 2H077 AA11 AA37 AB02 AB14 AD02 AD06 AD13 AD36 DA10 DA15 DA57 DB01 DB12 DB14 EA03 GA03 GA17

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性粒子を用いた接触帯電部材によって像
   担持体に帯電を施し、該像担持体の帯電面に静電潜像を
   形成し、該静電潜像をトナー像として現像し、該トナー
   像を転写材に転写し、像担持体は繰り返して作像に使用
   する画像形成装置において、 トナーの消費量に対応して、磁性粒子が補給されること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】トナーの消費量に対応した磁性粒子の補給
   は、トナー消費量を検知する検知手段の信号に基づくも
   のであ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】トナーの消費量に対応した磁性粒子の補給
   は、トナー容器内のトナー残量検知手段によるトナー補
   給タイミングにおいて行われ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】磁性粒子を補給する際は接触帯電部材の使
   用された磁性粒子の少なくとも一部は剥ぎ取られること
   を特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の画像形
   成装置。
5. 【請求項５】像担持体に形成された静電潜像をトナー像
   として現像する現像手段がトナー像を転写材に転写した
   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
   ニング手段も兼ねることを特徴とする請求項１ないし４
   の何れかに記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】接触帯電部材に印加されるバイアスは、直
   流バイアスに交番電圧が重畳されたものであることを特
   徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の画像形成装
   置。
7. 【請求項７】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６の何れかに記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】像担持体は、有機感光体表面に１０⁹ 〜１
   ０¹⁴Ω・ｃｍの材質からなる表面層を有することを特徴
   とする請求項１ないし６の何れかに記載の画像形成装
   置。
9. 【請求項９】像担持体はアモルファスシリコンの材質か
   らなることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記
   載の画像形成装置。