JPH09190045A

JPH09190045A - 接触帯電装置、及びこれを備えた画像形成装置

Info

Publication number: JPH09190045A
Application number: JP8002644A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Waki; 健一郎脇; Akira Inoue; 亮井上; Masahiro Ito; 政宏伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 1997-07-22
Also published as: US5895146A

Abstract

(57)【要約】【課題】現像スリーブ表面に担持した磁性粒子を感光ド
ラムに摺擦させて感光ドラムを一様に帯電する接触帯電
装置において、磁性粒子に感光ドラム上の転写残トナー
が混入して帯電不良が発生することを防止する。【解決手段】複数の磁極を有するマグネット２１を内包
した非磁性の帯電スリーブ２２を矢印Ｒ２２方向に回転
させる。帯電スリーブ２２表面にて磁性粒子を担持搬送
し、磁性粒子を感光ドラム表面に摺擦させるとともに帯
電スリーブ２２に帯電電圧を印加して感光ドラム表面を
所定の電位に一様に帯電する。摺擦時に、感光ドラム表
面の転写残トナーが帯電スリーブ２２に担持された磁性
粒子に混入する。転写残トナーの混入した磁性粒子は、
相互に隣接して配置された同極性の磁極Ｎ₂ 、Ｎ₃ の反
発極によって、帯電スリーブ２２表面から脱落する。そ
して、収納容器２５内に収納されていた新規の（転写残
トナーが混入されていない）磁性粒子が帯電スリーブ２
２に担持搬送されて、感光ドラムを帯電する。

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、レーザー
ビームプリンタ等に装着される像担持体を帯電処理する
接触帯電装置及び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の画像形成装置の概略構成
を示す縦断面図である。同図を参照して画像形成装置の
構成及び動作を簡単に説明する。

【０００３】まず、原稿台１１上に、原稿Ｇをその画像
面（複写すべき面）を下方に向けた状態で載置する。次
に、コピーを開始すると、原稿照射用ランプ、短焦点レ
ンズアレイ、ＣＣＤセンサ等を一体に構成したユニット
１２によって原稿Ｇの画像面を下方から照射しながら走
査する。これにより、画像面からの反射光が、短焦点レ
ンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサに入射され
る。ＣＣＤセンサは受光部、転送部、出力部より構成さ
れている。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に対し、周知の画像処理を行
ってデジタル信号変換してプリンタ部に送る。

【０００４】プリンタ部においては、上述の画像信号を
受けて以下のようにして静電潜像が形成される。感光ド
ラム（像担持体）１は、所定の周速度（プロセススピー
ド）で矢印Ｒ１方向に回転駆動され、その表面が帯電器
２により約−６５０Ｖに一様に帯電される。帯電後の感
光ドラム１表面には、レーザー走査部１００によって静
電潜像が形成される。レーザー操作部１００では、図６
に示すように、まず、入力された画像信号に基づいて発
光信号発生器１０１により、固体レーザ素子１０２を所
定のタイミングでオン／オフして、レーザー光を発光さ
せる。固体レーザ素子１０２から放射されたレーザー光
は、コリメーターレンズ系１０３によりほぼ平行な光束
に変換され、さらに矢印方向（反時計回り）に回転する
回転多面鏡１０４により走査されるとともに、ｆ・θレ
ンズ群１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃにより同図の矢印
Ｃｏに示すように、感光ドラム１０６表面に結像され
る。このようなレーザー光の走査により感光ドラム１０
６表面には、画像一走査分の露光分布が形成され、さら
に各走査毎に感光ドラム１０６表面を前記走査方向に対
して直角方向に所定量だけスクロールさせることで、感
光ドラム１表面ほぼ全体に画像信号に応じた露光分布と
しての静電潜像が形成される。

【０００５】静電潜像は、現像装置３によって現像され
る。一般的に現像方法は、非磁性トナーについてはブレ
ード等で現像スリーブ上にコーティングし、また磁性ト
ナーについては磁気力によってコーティングして搬送
し、感光ドラム１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、上述のようにしてコーティン
グしたトナーを感光ドラム１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
のキャリヤを混合したものを現像剤として用いて磁気力
によって搬送し感光ドラム１に対して接触状態で現像す
る方法（２成分接触現像）と、上述の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種類に大別されるが、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。

【０００６】図５は、２成分接触現像法の一例としての
２成分磁気ブラシ現像用の現像装置３の概略構成図であ
る。同図中３１は現像剤を担持搬送する現像スリーブ、
３２は現像スリーブ３１内に固定配置されたマグネット
ローラ、３３、３４は現像剤を攪拌する攪拌スクリュ
ー、３５は現像スリーブ３１表面担持された現像剤を薄
層規制する現像ブレード、３６は現像剤を収納する現像
容器、そして３７は現像スリーブ３１と感光ドラム１と
の間に電圧を印加する電源である。現像スリーブ３１
は、感光ドラム１表面に対し、少なくとも現像時におい
ては最近接領域が約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。本従来例において用いた２成
分現像剤は、トナー粒子として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２
０ｎｍの酸化チタンを重量比で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
で平均粒径３５μｍ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。

【０００７】ここで上述の静電潜像を、上述の現像装置
３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について説明する。まず、現像スリ
ーブ３１の回転に伴って磁極Ｎ₂ で汲み上げられて現像
スリーブ３１表面に担持された現像剤は、磁極Ｓ₂ から
磁極Ｎ₁ と搬送される途中で、現像スリーブ３１表面に
対して垂直に配置された規制ブレード３５によって層厚
規制されて、現像スリーブ３１上に薄層形成される。こ
こで薄層形成された現像剤は、現像主磁極Ｓ₁に搬送さ
れて磁気力によって穂立ちが形成される。この穂状に形
成された現像剤は、前述の静電潜像にトナーを付着させ
てトナー像として現像し、その後、現像に供されなかっ
たトナー及びキャリヤが極Ｎ₂ 、Ｎ₃ の反発磁界によっ
て現像スリーブ３１表面から現像容器３６内に回収され
る。

【０００８】現像スリーブ３１には電源３７によって直
流電圧と交流電圧とが重畳された重畳電圧が印加されて
いる。本従来例では、直流電圧として−５００Ｖ、交流
電圧としてピーク間電圧Ｖ_PP＝１８００Ｖ、周波数Ｖｆ
＝２０００Ｈｚが印加されている。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。

【０００９】このようにして、感光ドラム１上に形成さ
れたトナー像は、図４に示す転写帯電器４ａによって紙
等の転写材上に静電転写される。トナー像転写後の転写
材は、分離帯電器４ｂによって感光ドラム１表面から静
電分離されて定着器６へと搬送され、熱定着されて画像
が出力される。

【００１０】一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、
表面の転写残トナー等の付着汚染物がクリーナ５によっ
て除去され、除電ランプによって除電された後、次の画
像形成に供される。

【００１１】上述の構成においては、帯電器２はコロナ
帯電器であるが、コロナ放電によるオゾン発生を抑える
目的や、ワイヤ汚れがない等の画像の高品位化を目的と
して接触帯電方式（磁気ブラシ帯電、ファーブラシ帯
電、ローラ帯電等）が使用されるようになってきた。ま
た、転写帯電器４ａについても転写ローラであったりと
様々な方式があるが、基本的には上述したように帯電、
露光、現像、転写、定着、クリーニングの一連のプロセ
スによって画像が形成される。

【００１２】ところで、近年、画像形成装置の小型化が
進んできたが、上述の一連のプロセスを行う帯電、露
光、現像、転写、定着、クリーニングを行うそれぞれの
機器の小型化を図るのみでは限界があった。また、前述
の転写残トナーはクリーナ５によって回収されるが、こ
の廃トナーは環境保護の面からもないことが好ましい。

【００１３】そこで、上述のクリーナ５を取り外し、現
像装置３によって現像同時クリーニングを行う、クリー
ナレスの画像形成装置も出現している。現像同時クリー
ニングとは、転写後に感光ドラム上に若干残った転写残
トナーを、次工程以後の現像時に、現像装置３に印加す
る直流電圧と感光ドラム１の表面電位との間の電位差で
ある、かぶり取り電位差Ｖ_backによって回収する方法で
ある。

【００１４】この方法によると、転写残トナーは回収さ
れて次工程以後に再度使用されるため、廃トナーをなく
すことができる。また、クリーナがない分、スペースの
面での利点も大きく、画像形成全体の小型化が可能とな
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
画像形成装置において、クリーナ５を省略し、現像同時
クリーニングを試みたところ、画像のない部分に感光ド
ラム１の回転周期で前画像のポジゴーストが発生してし
まった。このポジゴーストは、前画像の現像転写残トナ
ーが現像領域において回収できなかったため、本来なら
ば白地部である所にトナーが転写されて発生する現像で
ある。これに対し帯電部材に接触帯電部材を用い、これ
に電圧を印加することにより、前画像の状態で残ってい
る転写残トナーの履歴を消して均一な状態で感光ドラム
上に吐き出すことが可能となる。このため薄層に吐き出
されたトナーは現像時の回収性においても有利となり、
画像欠陥が防止できるようになる。

【００１６】しかし、上述のように接触帯電部材を用い
て出力を行ったところ、数枚については良好な画像が得
られたが、数千枚の通紙を行うと接触帯電部材のトナー
汚染による帯電不良が発生してしまった。

【００１７】またこのようなクリーナレスに限らず接触
帯電部材の汚れによる帯電性の低下は画像不良をまねく
大きな問題点である。

【００１８】そこで、本発明は、接触帯電装置トナー汚
染による帯電不良の発生を防止するようにした画像形成
装置を提供することを目的とするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、磁性粒子を収納した収納容
器と、複数の磁極を有するマグネットを内包した帯電ス
リーブとを備え、該帯電スリーブ表面にて前記磁性粒子
を担持搬送し像担持体に摺擦させるとともに、前記帯電
スリーブに帯電電圧を印加し前記磁性粒子を介して前記
像担持体を帯電する接触帯電装置において、前記帯電ス
リーブ表面にて担持搬送された前記磁性粒子を前記収納
容器内で脱落させるとともに、前記収納容器内に収納さ
れていた前記磁性粒子を前記帯電スリーブ表面に担持さ
せる磁性粒子入れ換え手段を備える、ことを特徴とす
る。

【００２０】前記磁性粒子入れ換え手段は、前記複数の
磁極のうちの、前記収納容器内に相互に隣接して配置さ
れた同極の磁極とすることができる。

【００２１】前記磁性粒子入れ換え手段は、前記収納容
器内において前記帯電スリーブ表面に当接配置されて該
帯電スリーブ表面の前記磁性粒子を掻き落とすスクレー
パーとすることができる。

【００２２】前記磁性粒子入れ換え手段を、前記複数の
磁極のうちの、前記収納容器内に相互に隣接して配置さ
れた同極の磁極と、前記収納容器内において前記帯電ス
リーブ表面に当接配置されて該帯電スリーブ表面の前記
磁性粒子を掻き落とすスクレーパーとによって構成する
ことができる。

【００２３】前記マグネットを固定配置するとともに、
前記帯電スリーブを回転自在に支持するようにしてもよ
い。

【００２４】前記帯電スリーブを固定配置するととも
に、前記マグネットを回転自在に支持するようにしても
よい。

【００２５】前記帯電スリーブ表面にて担持搬送される
前記磁性粒子の層厚を規制する規制部材を有するように
してもよい。

【００２６】次に、像担持体と、該像担持体を一様に帯
電する接触帯電装置と、帯電後の前記像担持体を像露光
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、
前記接触帯電装置が、磁性粒子を収納した収納容器と、
複数の磁極を有するマグネットを内包した帯電スリーブ
と、該帯電スリーブ表面にて担持搬送された前記磁性粒
子を前記収納容器内で脱落させるとともに、前記収納容
器内に収納されていた前記磁性粒子を前記帯電スリーブ
表面に担持させる磁性粒子入れ換え手段とを有し、前記
帯電スリーブ表面にて前記磁性粒子を担持搬送し像担持
体に摺擦させるとともに、前記帯電スリーブに帯電電圧
を印加し前記磁性粒子を介して前記像担持体を帯電す
る、ことを特徴とする。

【００２７】前記現像手段が、転写残トナーを除去する
クリーナを兼ねる、ようにしてもよい。

【００２８】〔作用〕以上構成に基づき、収納容器内の
磁性粒子は、帯電スリーブ又はマグネットによって担持
搬送されて像担持体表面の帯電に供される。このとき磁
性粒子には、像担持体表面に付着していた転写残トナー
が入り込む。転写残トナーが混入した磁性粒子は、収納
容器に運び込まれ、ここで、磁性粒子入れ換え手段によ
って帯電スリーブ表面から脱落する。そしてこの磁性粒
子と入れ換わるようにして、収納容器に収納されていた
新たな磁性粒子（転写残トナーが混入されていない磁性
粒子）が帯電スリーブ表面に担持され、像担持体の帯電
に供される。

【００２９】

【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。〈実施の形態１〉図２は、本発明に係る画像形成装置の
概略構成を示す縦断面図である。なお、同図に示す画像
形成装置は、複数の画像形成ユニットと、これら各画像
形成ユニットを貫通するようにして配設された転写材搬
送手段（転写ベルト）とを備えており、トナーとしては
重合法によって形成された球状トナーを使用するととも
に、転写残トナーをクリーナレスで現像同時回収する画
像形成プロセスが採用されている。以下、順に説明す
る。

【００３０】画像形成装置は、紙等の転写材Ｐの搬送方
向（矢印Ｋ１方向）に沿って上流側から順に、マゼン
タ、シアン、イエロー、ブラックの各色のトナー像を形
成する４個の画像形成ユニットＵＭ、ＵＣ、ＵＹ、ＵＢ
ｋを備えている。なお、これら４個の画像形成ユニット
は、同様の構成、作用を有するので、シアンの画像形成
ユニットＵＣを例にしてこれらの構成及び動作を説明す
る。

【００３１】画像形成ユニットＵＣは、静電潜像担持体
としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」
という）１Ｃを備えている。なお、各画像形成ユニット
の感光ドラムを区別する必要がない場合には、単に「感
光ドラム１」というものとする。感光ドラム１Ｃは、回
転自在に支持されており、駆動手段（不図示）によって
矢印ａ方向に回転駆動される。感光ドラム１Ｃの周囲に
は、その回転方向に沿って順に、一次帯電器（接触帯電
装置）２Ｃ、露光装置（露光手段）１０Ｃ、現像装置
（現像手段）３Ｃ、転写装置（転写手段）４Ｃが配設さ
れている。

【００３２】一次帯電器２Ｃは、感光ドラム１Ｃ表面に
接触配置されている。一次帯電器２Ｃは、内側に固定マ
グネットを内包した非磁性の帯電スリーブを有し、この
帯電スリーブ表面には体積抵抗が１０⁷ Ω・cm程度で粒
径が２５μｍの磁性粒子（以下「帯電磁性粒子」とい
う）が担持されている。磁性粒子は、帯電スリーブの回
転に伴って、感光ドラム１Ｃ表面に接触しながら回転す
る。さらに、この帯電スリーブに直流−６５０Ｖを重畳
したピーク間電圧７００Ｖの交流バイアスが印加され、
感光ドラム１Ｃ表面を所定の電位に帯電している。な
お、一次帯電器２Ｃについては後に詳述する。帯電後の
感光ドラム１Ｃ表面は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の
露光装置１０Ｃによって原稿Ｇの画像に対応した露光が
なされて静電潜像が形成される。

【００３３】現像装置３Ｃには、重合法によって生成さ
れたマイナス帯電のトナーが現像剤として収納されてい
る。現像装置３Ｃとしては、図５を参照して説明した従
来例のものと同様のものを使用しており、その説明は省
略する。

【００３４】転写装置４Ｃは、弾性を有する転写ブレー
ドを備えている。転写ブレードは、抵抗値が１０⁹ 〜１
０¹¹Ω・cmの半導体を基材として形成されており、後述
の転写ベルト９２の裏面を上方に付勢することで、転写
ベルト９２表面を感光ドラム１Ｃ表面に押し付けてい
る。

【００３５】転写ベルト９２は、矢印ｂ方向に回転駆動
された駆動ローラ９３と従動ローラ９４との間に掛け渡
され、張り側（同図中の上側）は矢印Ｋ１方向に移動す
る。転写ベルト９２は、所定の機械的強度、可撓性を有
するポリカーボネイト等の樹脂やゴムの基材に、カーボ
ンなどの導電性粒子を分散させた構成した無端状のベル
トであり、抵抗値が１０⁹ 〜１０¹³Ωに調整され、厚さ
が０．１〜１ｍｍに形成されたものを使用するとよい。
転写ベルト９２は、前述の４個の画像形成ユニットＵ
Ｍ、ＵＣ、ＵＹ、ＵＢｋを貫通するようにして配置され
ており、その表面に転写材Ｐを担持して矢印Ｋ１方向に
搬送する。転写ベルト９２にはクリーニング装置９５が
接触配置されており、表面の付着物が除去される。

【００３６】同図中、転写ベルト９２の上流側には、転
写材Ｐを転写ベルト９２に給紙するための給紙ローラ９
１が、また下流側には、転写材Ｐ上に転写されたマゼン
タ、シアン、イエロー、ブラックのトナー像を定着させ
るための定着装置６が配設されている。

【００３７】上述の各部材についてさらに詳述する。

【００３８】感光ドラム１Ｃは、直径３０ｍｍの円筒状
のアルミニウム製のドラム基体の表面に、内側から順に
第１層〜第５層の５つの機能層を設けて構成したもので
ある。まず、第１層は、厚さ２０μｍの導電層からなる
下引き層で、露光の反射によるモアレの発生を防止する
ようにしている。第２層は正電荷注入防止層であり、ド
ラム基体から注入された正電荷が感光ドラム１Ｃ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はた
し、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって
１０⁶ Ω・cm程度に抵抗調整された厚さ約０．１μｍの
中抵抗層である。第３層は電荷発生層であり、ジアゾ系
の顔料を樹脂分散させた厚さ約０．３μｍの層であり、
露光によって正負の電荷対を発生する。第４層は電荷輸
送層であり、ポリカーボネイト樹脂にヒドラゾンを分散
させたものであり、ｐ型の半導体（ＯＰＣ）である。第
５層目に、ポリカーボネイト樹脂にテフロン（商品名：
デュポン社の商標でＰＴＦＥ）と、表面抵抗を落とすた
めにＳｎＯ₂ 等の抵抗粒子を分散させた２μｍの表面層
を設ける。以上の５層で構成した感光ドラム１Ｃの表面
抵抗は１０¹³Ω・cmとなる。表面抵抗をこのように調整
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。なお、感光ドラム１ＣはＯＰＣに限
らず、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）によって構成
することもできる。この場合は、さらに高耐久化を実現
することができる。

【００３９】本発明においては、トナーの形状係数ＳＦ
−１が１００〜３００、ＳＦ−２が１００〜１１５であ
るものが好適に用いられる。本発明に用いられる形状係
数を示すＳＦ−１、ＳＦ−２とは、日立製作所製ＦＥ−
ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いトナー像を１００個無作為
にサンプリングし、その画像情報をインターフェースを
介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入
して解析を行い、下式より算出し得られた値と定義す
る。

【００４０】ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）² ／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００ＳＦ−２＝（ＰＥＲ１／ＡＲＥＡ）×（１／４π）×１００ただし、ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＰＥＲＩ：周長とする。

【００４１】トナーの形状係数ＳＦ−１は球形度合いを
示し、１４０より大きいと球形から徐々に不定形とな
る。一方、ＳＦ−２は凸凹度合いを示し、１２０より大
きいとトナー表面の凸凹が顕著となる。

【００４２】トナー形状の作用効果としては、できるだ
け、トナー表面に対する接触帯電部材の影響を弱め、ト
ナー中に反応性低分子量成分の生成を抑えることであ
る。すなわち、トナー表面積のなるべく小さい球形が好
ましい。

【００４３】トナーの一部、又は全体が重合法により形
成されたトナーを用いることにより発明の効果を高める
ことができる。特に、トナー表面のかかる部分を重合法
により形成されたトナーについては、分散媒中にプレト
ナー（モノマー組成物）粒子として存在させ必要な部分
を重合反応により生成するため、表面性については、か
なり平滑化されたものを得ることができる。ＳＦ−１が
１４０を超えたり、ＳＦ−２が１２０を超えたりする
と、かぶりが増えたり、耐久性が若干劣ったりする場合
がある。

【００４４】さらには、トナーにコア／シェル構造をも
たせ、シェル部分を重合により形成されたトナーを用い
ることで、本発明の画像形成方法に用いられるトナーを
さらに容易に製造することができる。この意味で、本発
明には、コア／シェル構造を有するトナーが好ましく用
いられる。コア／シェル構造の利点は、トナーの優れた
定着性を損なうことなく耐ブロッキング性を付与するこ
とができる点にある。

【００４５】トナーの体積平均粒径としては、４〜１５
μｍのものが好適に使用できる。ここでトナーの体積平
均粒径は、例えば、下記測定法で測定されたものを使用
する。

【００４６】測定装置としてはコールターカウンターＴ
Ａ−II型（コールター社製）を用い、個数平均分布、体
積平均分布を出力するインターフェイス（日科機製）及
びＣＸ−ｉソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続
し、電解液は一級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ
水溶液を調整する。

【００４７】測定法としては、前記電解水溶液１００〜
１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはア
ルキルベンスルホン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加えさらに
測定試料０．５〜５０ｍｇを加える。

【００４８】試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で
約１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンタ
ーＴＡ−II型によりアパチャーとして１００μｍアパチ
ャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定し体
積分布を求める。これら求めた体積分布により、サンプ
ルの体積平均粒径が得られる。

【００４９】さらには、トナー表面を外添剤により、被
覆することにより、接触帯電部材による影響をある部分
外添剤に逃がしてやるような構成をとることが望まし
い。本発明に使用される外添剤としては、トナーに添加
したときの耐久性の点から、トナー粒子の重量平均径の
１／１０以下の粒径であることが好ましい。この添加剤
の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表面観察
により求めたその平均粒径を意味する。外添剤として
は、例えば、以下のようなものが用いられる。

【００５０】金属酸化物（酸化アルミニウム、酸化チタ
ン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグ
ネシウム、酸化クロム、酸化スズ、酸化亜鉛など）、窒
化物（窒化ケイ素など）、炭化物（炭化けい素など）、
金属塩（硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウ
ムなど）、脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリ
ン酸カルシウムなど）、カーボンブラック、シリカなど
の外添剤である。

【００５１】外添剤は、トナー粒子１００重量部に対
し、０．０１〜１０重量部が用いられ、好ましくは、
０．０５〜５重量部が用いられる。これら外添剤は、単
独で用いても、また、複数併用してもよい。それぞれ、
疎水化処理を行ったものが、より好ましい。

【００５２】次に、帯電磁性粒子としては・樹脂とマグネタイト等の磁性粉体を混練して粒子に成
型したもの、もしくはこれに抵抗値調節のために導電カ
ーボン等を混ぜたもの、・焼結したマグネタイト、フェライト、もしくはこれら
を還元又は酸化処理して抵抗値を調節したもの、・上記の磁性粒子を抵抗調整をしたコート材（フェノー
ル樹脂にカーボンを分散させたもの等）でコート処理、
又はＮｉ等の金属でメッキ処理して、抵抗値を適当な値
にしたもの等が考えられる。これら磁性粒子の抵抗値としては、高
すぎると感光ドラム１Ｃに電荷が均一に注入できず、微
小な帯電不良によるかぶり画像となってしまう。反対に
低すぎると感光ドラム１Ｃ表面にピンホールがあったと
き、ピンホールに電流が集中して帯電電圧が降下し感光
体表面を帯電することができず、帯電ニップ状の帯電不
良となる。よって磁性粒子の抵抗値としては、１×１０
² 〜１×１０¹⁰Ωものが、好ましくは感光ドラムにピン
ホールのようなものが存在することを考慮すると１×１
０⁶ Ω以上が望ましい。帯電磁性粒子の抵抗値は、電圧
が印加できる金属セル（底面積２２８ｍｍ² ）に帯電磁
性粒子を２ｇ入れた後加重し、電圧を１００Ｖ印加して
測定した。

【００５３】帯電磁性粒子の磁気特性としては、感光ド
ラム１Ｃへの付着を防止するために磁気拘束力を高くす
る方がよく、飽和磁化が１００（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）以上
が望ましい。

【００５４】実際に、本実施の形態で用いた帯電磁性粒
子は、平均粒径が３０μｍで、抵抗値が１×１０⁶ Ω、
飽和磁化が２００（ｅｍｕ／ｃｍ³ ）であった。

【００５５】図５に示す現像スリーブ３１には、電源３
７によって直流電圧及び交流電圧が印加され、本実施の
形態では−５００Ｖの直流電圧と、ピーク間電圧がＶ_PP
＝１８００Ｖで周波数がＶｆ＝２０００Ｈｚの交流電圧
とが重畳された状態で印加されている。

【００５６】本実施の形態では、さらに転写効率の非常
に良い球形がトナーを使用することにより、クリーナを
省略して現像装置３によって現像同時クリーニングを行
う、クリーナレス装置を実現している。

【００５７】転写工程が終わったそれぞれの画像形成ユ
ニットＵＭ、ＵＣ、ＵＹ、ＵＢｋのそれぞれの感光ドラ
ム１上には転写残トナーが若干残されている。なお、以
下では前述と同様、画像形成ユニットＵＣを例に説明す
る。ここで、画像形成ユニットＵＣ上の微量の転写残ト
ナーは、放電によって極性が正のものと負のものが混在
している。この混在した転写残トナーは一次帯電器２Ｃ
に搬送されるが、一次帯電器２Ｃは、前述のように、内
側に固定マグネットを内包する非磁性の帯電スリーブ表
面に、体積抵抗が１０⁷ Ω・cm程度で粒径が２５μｍの
磁性粒子が担持され、この磁性粒子が感光ドラム１Ｃと
接触しながら回転しており、この磁性粒子に転写残トナ
ーが混入し極性がすべて負に帯電され、また感光ドラム
１Ｃ上に吹き出される。一次帯電工程で極性が揃えられ
て感光ドラム１Ｃ上に吹き出された転写残トナーは現像
時のかぶり取り電界によって現像装置３Ｃ内に回収され
る。ここでこれらの現像時同時回収は、回転方向の画像
領域が、感光ドラム１Ｃの周長よりも長い場合には、そ
の他の画像形成工程（帯電、露光、現像、転写）と同時
進行で行われる。このクリーナレス装置はコロナ帯電器
を用いた一次帯電器でも達成できるが、本実施の形態の
ような接触方式の一次帯電器２Ｃを用いることにより転
写残トナーを一旦、一次帯電器２Ｃに取り込んでから感
光ドラム１Ｃに吐き出させるというシステムの構成が可
能である。このようなシステムによると、不測に、非常
に多くの転写残トナーが発生した場合においても、一次
帯電器２Ｃがバッファとして作用するため、回収すべき
大量のトナーが現像装置３Ｃに搬送されて回収不良を招
くおそれがない。直接帯電、とくに本実施の形態のよう
な磁性粒子を用いた一次帯電器２Ｃを使用することによ
り、より高品位なクリーナレスシステムを実現すること
ができる。さらに、感光ドラム表面材質の持つトラップ
電位に接触帯電部材で電荷を注入して帯電を行う、ある
いは、感光ドラム表面に導電性粒子を分散させた電荷注
入層を設け、この導電粒子に対して接触帯電部材で電荷
を充電して帯電を行う注入帯電方式を採用しているので
感光ドラムを帯電する際の放電量が極めて少ない。

【００５８】ここで従来例の課題である帯電磁性粒子の
トナーによる汚染について検討したところ、この汚染は
帯電磁性粒子の規制部でのシェアによって帯電キャリヤ
がトナー汚染されていることがわかった。

【００５９】本発明はこのトナー汚染を抑制することを
目的としている。本発明の主要構成部材である一次帯電
器（接触帯電装置）２Ｃについて図１を参照して説明す
る。

【００６０】一次帯電器２Ｃは帯電容器２５に帯電スリ
ーブ２２と攪拌部材２４を有する構成になっている。帯
電スリーブ２２の内側には、マグネット２１が固定配置
されている。このマグネット２１の磁極Ｓ₁ の上部に
は、帯電スリーブ２２表面との間に８００μｍのギャッ
プをもって規制ブレード２３が設けられ、この規制ブレ
ード２３の帯電容器２５側内に溜まっている帯電磁性粒
子を帯電スリーブ２２表面に薄層にコーティングする。
帯電スリーブ２２は矢印Ｒ２２方向に回転し、帯電スリ
ーブ２２表面にて担持搬送された帯電磁性粒子が感光ド
ラム１Ｃと磁極Ｎ₁ で接触し帯電が行われる。このニッ
プを通り過ぎた帯電磁性粒子は、搬送用の磁極Ｓ₂ を通
過し、帯電容器２５内で相互に隣接する同極の磁極Ｎ
₂ 、Ｎ₃ で構成される反発極（磁性粒子入れ換え手段）
によって帯電スリーブ２２表面から剥ぎ取られる。剥ぎ
取られた帯電磁性粒子は、矢印Ｒ２４方向に回転する攪
拌部材２４によって攪拌され磁極Ｎ₃ の磁力によって再
び帯電スリーブ２２表面に担持される。なお、磁極Ｓ₁
の上方における規制ブレード２３の内側にはある程度の
量の帯電キャリヤが溜まっている。

【００６１】一次帯電器２Ｃは、以上のように構成され
て全体として磁気ブラシを構成する。このような磁気ブ
ラシによる帯電は、上述構成で用いていたような規制ブ
レード２３を使用することなく、ちょうど帯電スリーブ
２２の１周分の帯電磁性粒子をコーティングする構成で
も帯電を行うことができるが、帯電容器２５内で帯電磁
性粒子を多めに担持し、上述の規制ブレード２３によっ
てコーティングするようにすれば、帯電磁性粒子が多少
漏れた場合でもコーティング量は変わらず、帯電磁性粒
子と感光ドラム１Ｃとのニップ部の安定性が得られる。
また、本実施の形態のようにクリーナレスの場合は転写
残トナーが帯電磁性粒子に混入することになるので、そ
のトナーによる帯電磁性粒子の汚染が発生する。この汚
染に対しては当然、帯電磁性粒子の量が多ければ多いほ
ど単位量あたりの汚染は軽減するはずである。

【００６２】しかしこの帯電磁性粒子のトナーによる汚
染は規制ブレード２３の上流の溜まりでのシェアで発生
するので、帯電磁性粒子の量を増やすと溜まり量が増え
てしまい逆にシェアが増加し汚染は良化されない。本発
明はこの問題を解決したものである。

【００６３】前述したように本発明は帯電スリーブ２２
に担持された帯電キャリヤを剥ぎ取って帯電容器２５内
に保持するようにし、帯電容器２５に収納されていた帯
電磁性粒子が帯電スリーブ２２上の帯電磁性粒子と入れ
替わる。こうすることにより規制ブレード２３上流の溜
まり量を増やすことなく帯電磁性粒子の量を増やすこと
ができ、トナーによる帯電キャリヤの汚染を抑制し、帯
電磁性粒子が多少漏れてもコーティング量は変化せず、
帯電磁性粒子と感光ドラム１Ｃとの間のニップ部での安
定性を向上させることができる。

【００６４】本構成ではクリーナレスであるため転写残
トナーは回収されて次工程以後用いられるため、廃トナ
ーをなくすことができる。また、スペースの面での利点
も大きく、大幅に小型化できるようになる。さらに上記
したような本発明により多数枚の画像動作にも十分画像
劣化せず、高品位な画像が得ることができる。

【００６５】本構成ではクリーナレスであるため転写残
トナーは回収されて次工程以後用いられるため、廃トナ
ーをなくすことができる。また、スペースの面での利点
も大きく、大幅に小型化できるようになる。さらに上記
したような本発明により多数枚の画像動作にも十分画像
劣化せず、高品位な画像が得られる。

【００６６】また、本構成ではクリーナレスであるが、
クリーナがある場合においても実際には多少のトナーや
紙粉の混入は発生する。このような場合に本発明を適用
したときにほぼ同様の効果を得ることができる。〈実施の形態２〉図３を参照して、本発明の実施の形態
２を説明する。

【００６７】上述の実施の形態１では、帯電容器２５内
において相互に隣接する同磁極Ｎ₂、Ｎ₃ によって帯電
スリーブ２２に担持された帯電磁性粒子を剥ぎ取ってい
るが、さらにこれに加えて薄板状のスクレーパー（磁性
粒子入れ換え手段）２６を現像スリーブ２２表面に当接
させることによって帯電スリーブ２２表面から帯電磁性
粒子を剥ぎ取るようにしたのが、実施の形態２である。
図３に示すように、現像容器２５内の帯電スリーブ２２
上における磁極Ｎ₂ と磁極Ｎ₃ との間にてスクレーパー
２６を当接させ、これにより現像スリーブ２２表面の帯
電磁性粒子を剥ぎ取る。この位置ではマグネット２１の
磁極Ｎ₂ 、Ｎ₃ の反発極の作用も相俟って、スクレーパ
ー２６による帯電磁性粒子の剥ぎ取りは、良好に行われ
る。

【００６８】なお、スクレーパー以外の構成は、前述の
実施の形態１と同様である。また、本実施の形態２では
磁極Ｎ₂ 、Ｎ₃ の反発極を有するが、本構成のようにス
クレーパーを設けれる場合には、必ずしも反発極を設け
る必要はない。さらに、実施の形態１及び実施の形態２
においては、双方ともに帯電スリーブ２２内に固定配置
されたマグネット２１を有しているが、これに代えて、
マグネットを回転させることで帯電磁性粒子を担持搬送
するようにし、これにより感光ドラム１Ｃ表面を帯電す
ることも可能である。この場合には、実施の形態２のよ
うなスクレーパー２６はさらに一層有効なものとなる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の接触帯電
装置によると、帯電スリーブによって担持搬送した磁性
粒子によって像担持体を摺擦するとともに像担持体表面
を一様に帯電し、帯電に供した磁性粒子は、収納容器で
磁性粒子入れ換え手段によって一旦脱落され、これに換
えて収納容器に収納されていた新たな磁性粒子が帯電ス
リーブに担持搬送されて次の帯電を行ため、帯電時に磁
性粒子に混入した転写残トナーによって接触帯電装置が
汚染されることに起因する帯電不良を有効に防止するこ
とができる。

【００７０】また、本発明の画像形成装置によると、転
写残トナーによって接触帯電装置が汚染されて発生する
帯電不良に起因する画像不良を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の接触帯電装置の概略構成を示す
縦断面図。

【図２】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す
縦断面図。

【図３】実施の形態２の接触帯電装置の概略構成を示す
縦断面図。

【図４】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面
図。

【図５】実施の形態１、２、及び従来の現像装置の概略
構成を示す縦断面図。

【図６】レーザー走査部の概略構成を示す図。

【符号の説明】

１、１Ｃ像担持体（感光ドラム）２Ｃ接触帯電装置（一次帯電器）３Ｃ現像手段（現像装置）４Ｃ転写手段（転写装置）６定着装置１０Ｃ露光装置（露光手段）２１マグネット２２帯電スリーブ２３規制ブレード２４攪拌部材２５収納容器２６磁性粒子入れ換え手段（スクレーパー）３１現像スリーブ３２マグネットＮ₂ 、Ｎ₃ 磁性粒子入れ換え手段（磁極）Ｐ転写材ＵＭ、ＵＣ、ＵＹ、ＵＢｋ画像形成ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性粒子を収納した収納容器と、複数の
磁極を有するマグネットを内包した帯電スリーブとを備
え、該帯電スリーブ表面にて前記磁性粒子を担持搬送し
像担持体に摺擦させるとともに、前記帯電スリーブに帯
電電圧を印加し前記磁性粒子を介して前記像担持体を帯
電する接触帯電装置において、前記帯電スリーブ表面にて担持搬送された前記磁性粒子
を前記収納容器内で脱落させるとともに、前記収納容器
内に収納されていた前記磁性粒子を前記帯電スリーブ表
面に担持させる磁性粒子入れ換え手段を備える、ことを特徴とする接触帯電装置。
【請求項２】前記磁性粒子入れ換え手段が、前記複数
の磁極のうちの、前記収納容器内に相互に隣接して配置
された同極の磁極である、ことを特徴とする請求項１記載の接触帯電装置。
【請求項３】前記磁性粒子入れ換え手段が、前記収納
容器内において前記帯電スリーブ表面に当接配置されて
該帯電スリーブ表面の前記磁性粒子を掻き落とすスクレ
ーパーである、ことを特徴とする請求項１記載の接触帯電装置。
【請求項４】前記磁性粒子入れ換え手段が、前記複数
の磁極のうちの、前記収納容器内に相互に隣接して配置
された同極の磁極と、前記収納容器内において前記帯電
スリーブ表面に当接配置されて該帯電スリーブ表面の前
記磁性粒子を掻き落とすスクレーパーとによって構成さ
れる、ことを特徴とする請求項１記載の接触帯電装置。
【請求項５】前記マグネットが固定配置されるととも
に、前記帯電スリーブが回転に自在支持される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１
項記載の接触帯電装置。
【請求項６】前記帯電スリーブが固定配置されるとと
もに、前記マグネットが回転自在に支持される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１
項記載の接触帯電装置。
【請求項７】前記帯電スリーブ表面にて担持搬送され
る前記磁性粒子の層厚を規制する規制部材を有する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１
項記載の接触帯電装置。
【請求項８】像担持体と、該像担持体を一様に帯電する接触帯電装置と、帯電後の前記像担持体を像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、前記接触帯電装置が、磁性粒子を収納した収納容器と、複数の磁極を有するマグネットを内包した帯電スリーブ
と、該帯電スリーブ表面にて担持搬送された前記磁性粒子を
前記収納容器内で脱落させるとともに、前記収納容器内
に収納されていた前記磁性粒子を前記帯電スリーブ表面
に担持させる磁性粒子入れ換え手段とを有し、前記帯電スリーブ表面にて前記磁性粒子を担持搬送し像
担持体に摺擦させるとともに、前記帯電スリーブに帯電
電圧を印加し前記磁性粒子を介して前記像担持体を帯電
する、ことを特徴とする接触帯電装置。
【請求項９】前記磁性粒子入れ換え手段が、前記複数
の磁極のうちの、前記収納容器内に相互に隣接して配置
された同極の磁極である、ことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記磁性粒子入れ換え手段が、前記収
納容器内において前記帯電スリーブ表面に当接配置され
て該帯電スリーブ表面の前記磁性粒子を掻き落とすスク
レーパーである、ことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記磁性粒子入れ換え手段が、前記複
数の磁極のうちの、前記収納容器内に相互に隣接して配
置された同極の磁極と、前記収納容器内において前記帯
電スリーブ表面に当接配置されて該帯電スリーブ表面の
前記磁性粒子を掻き落とすスクレーパーとによって構成
される、ことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記マグネットが固定配置されるとと
もに、前記帯電スリーブが回転に自在支持される、ことを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか
１項記載の画像形成装置。
【請求項１３】前記帯電スリーブが固定配置されると
ともに、前記マグネットが回転自在に支持される、ことを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか
１項記載の画像形成装置。
【請求項１４】前記帯電スリーブ表面にて担持搬送さ
れる前記磁性粒子の層厚を規制する規制部材を有する、ことを特徴とする請求項８ないし請求項１３のいずれか
１項記載の画像形成装置。
【請求項１５】前記現像手段が、転写残トナーを除去
するクリーナを兼ねる、ことを特徴とする請求項８ないし請求項１４のいずれか
１項記載の画像形成装置。