JP3495873B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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
担持体を所定の極性・電位に一様に帯電処理する工程、
その帯電処理面に静電潜像を形成させる工程、その静電
潜像を現像剤（トナー）で現像する工程を含む作像プロ
セスを適用して画像形成を実行する画像形成装置に関す
る。

【０００２】より詳しくは、磁気ブラシ接触−電荷注入
帯電と接触型一成分非磁性現像を用いた系の画像形成装
置、即ち像担持体として表面に電荷注入層を具備させた
ものを用い、この像担持体を該像担持体に磁性粒子で構
成される磁気ブラシ接触帯電部材を当接させて電荷注入
帯電し、非磁性一成分現像剤を現像剤担持体で現像部に
搬送し、該現像剤担持体を像担持体に接触させ、現像剤
担持体に直流バイアス電圧を印加し、被記録画像に対応
して像担持体に形成された静電潜像を前記現像剤で現像
する方式の画像形成装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】

Ａ）静電潜像の現像手段 従来、電子写真装置（複写機・プリンタ・ファクシミリ
など）、静電記録装置等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に形成した静
電潜像をトナーと称される荷電有色微粉体からなる現像
剤で顕画化（現像）する静電潜像の現像手段としては種
々の方式・装置が開発提案され、また実用に供されてい
る。

【０００４】現像部材として弾性導電ローラを用いた上
述の接触型一成分非磁性現像方式は現像電極が潜像面に
著しく近接するため、高画質化を図る上で、また、装置
の小型化、低コスト化、保守の容易化、カラー化等の点
で有利な点が多い。

【０００５】Ｂ）帯電手段 従来、画像形成装置において、像担持体等を帯電処理
（除電処理も含む）する手段としてはコロナ帯電器を用
いた「コロナ帯電方式」が使用されてきた。近年は、
「接触帯電方式」の帯電装置が実用化されている。また
オゾンレスで、低電力の「接触注入帯電（電荷注入帯
電）方式」の帯電装置も開発されている。

【０００６】（ａ）コロナ帯電方式 被帯電体にコロナ帯電器を非接触に対向配設して、コロ
ナ帯電器から放出されるコロナに被帯電体をさらして被
帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。

【０００７】（ｂ）接触帯電方式 ローラ型・ブレード型・ブラシ型・磁気ブラシ等の導電
性部材（帯電部材）を被帯電体に当接させ、該帯電部材
に電圧を印加して被帯電体面を帯電させるもので、低オ
ゾン、低電力を目的としており、中でも特に帯電部材と
して導電ローラを用いたローラ帯電方式が、帯電の安定
性があり、さらに発生オゾン量がコロナ帯電器の約１０
００分の１という点でオフィス環境にも好ましいので特
に近年広く用いられるようになってきた。

【０００８】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なう。

【０００９】具体的には、帯電は帯電部材から被帯電体
への放電によって行なわれるため、ある閾値電圧以上の
電圧を印加することによって帯電が開始される。例を示
すと、被帯電体としての厚さ２５μｍの電子写真ＯＰＣ
感光体に対して帯電ローラを加圧当接させた場合には、
約６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が
上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形
に感光体表面電位が増加する。この閾値電圧を帯電開始
電圧（放電開始電圧）Ｖｔｈと定義する。

【００１０】つまり、電子写真に必要とされる感光体表
面電位Ｖｄを得るためには帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈ
という必要とされる表面電位Ｖｄ以上のＤＣ電圧（直流
電圧）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なう方法を「ＤＣ帯電方
式」と称する。

【００１１】しかし、ＤＣ帯電方式においては、環境変
動等によって接触帯電部材の抵抗値が変動するため、ま
た、被帯電体としての感光体が繰り返し使用につれて削
れていくことによって膜厚が変化すると帯電開始電圧Ｖ
ｔｈが変動するため、感光体の帯電電位を所望の値にす
ることが難しかった。

【００１２】このため、更なる帯電の均一化を図るため
に特開昭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ＡＣ成分（交流電
圧成分）を重畳した振動電圧（時間とともに電圧値が周
期的に変化する電圧）を接触帯電部材に印加して帯電を
行なう「ＡＣ帯電方式」が用いられる。これは、ＡＣ成
分による電位のならし効果を目的としたものであり、被
帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶｄに収
束し、環境等の外乱には影響されることはない。

【００１３】しかし、上述の接触帯電方式においてＤＣ
帯電方式でもＡＣ帯電方式でも、その本質的な帯電機構
は、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部材に印加する電圧は被帯電
体の所望の表面電位Ｖｄ以上の値が必要とされ、微量の
オゾンは発生する。また、帯電均一化のためにＡＣ帯電
を行なった場合にはさらなるオゾンの発生、ＡＣ電圧の
電界による帯電部材と被帯電体の振動騒音（ＡＣ帯電
音）の発生、また放電による被帯電体表面の劣化等が顕
著になり、新たな問題点となっていた。

【００１４】（ｃ）接触注入帯電方式 そこで新たな帯電方式として、被帯電体（感光体）への
電荷の直接注入による帯電方式（接触注入帯電、電荷注
入帯電）が特開平６−３９２１号公報に開示されてい
る。

【００１５】この帯電方式は、被帯電体として表面に電
荷注入層を有するものを用い、帯電ローラ、帯電ブラ
シ、帯電磁気ブラシ等の接触帯電部材に電圧を印加し、
被帯電体としての感光体表面にある電荷注入層の導電粒
子に電荷を注入して接触注入帯電を行なう方法である。

【００１６】この接触注入帯電方式では、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Ｖｄ分のみであり、オゾンの発生量も上記Ｂ）
の接触帯電方式におけるローラ帯電方式の１０分の１以
下と優れている。

【００１７】この接触注入帯電方式の場合も、ＤＣ電圧
のみを接触帯電部材に印加して帯電を行なうＤＣ帯電方
式と、ＡＣ成分を有する電圧を接触帯電部材に印加して
帯電を行なうＡＣ帯電方式がある。この場合、ＤＣ帯電
方式に比べるとＡＣ帯電方式の方が接触帯電部材の耐久
劣化や環境変動の際にも安定した帯電性能を示すことか
ら最近特にこの方式の研究が進められている。

【００１８】接触注入帯電方式では、接触帯電部材にた
とえＡＣバイアスが印加されても前記Ｂ）の接触帯電方
式のローラ帯電方式のようにＤＣ帯電方式に比べ大幅に
オゾン発生量が増えてしまうことがないことが知られて
いる。

【００１９】その理由は、ローラ帯電方式のような丸い
形の固体の帯電ローラと被帯電体間で放電が発生しやす
い空隙が常に存在する場合に対し、特に磁性粒子（磁性
キャリア）で構成される磁気ブラシを接触帯電部材（磁
気ブラシ接触帯電部材）として用いた場合の接触注入帯
電方式（磁気ブラシ接触−電荷注入帯電方式）ではＤＣ
あるいはＡＣバイアスが印加されると磁気ブラシを構成
する帯電した流動性のある磁性粒子が被帯電体に注入さ
れた反対電荷に引きつけられて多量に移動し、ローラ帯
電方式より大きな接触面積を形成し磁気ブラシと被帯電
体は完全に密着し放電するような空隙が存在しないから
ではないかと考えられる。

【００２０】そこで、画像形成装置において、オゾンレ
ス効果が高い等の特長を有している上記の「磁気ブラシ
接触−電荷注入帯電方式」と、高画質化を図る上で、ま
た装置の小型化、低コスト化、保守の容易化、カラー化
等の点で有利な前述の「接触型一成分非磁性現像方式」
を組み合わせたいという要望が高くなってきている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気ブ
ラシを構成させている磁性粒子が少なからず漏れるとい
う現象が避けられない磁気ブラシ接触−電荷注入帯電方
式の帯電装置を接触現像系の画像形成装置に用いると、
帯電装置から漏れた磁性粒子が現像装置の現像剤担持体
と像担持体の接触部に侵入してしまうため像担持体表面
の薄い電荷注入層（ＯＣＬ）に損傷を与え移動方向に筋
状に帯電不良が生じてしまうのである。

【００２２】更に、接触型一成分非磁性現像方式の現像
装置は装置単体としても問題点があることが判明した。
それは、現像時、現像剤担持体と像担持体が、該現像剤
担持体と該像担持体との対向部（現像部）で互いに順方
向に移動するときは高濃度部に隣接し且つその上流部に
存在する低〜中濃度部の高濃度部に近接した局部の画像
濃度が低下する『白抜け』現象が発生してしまうことで
ある。

【００２３】即ち、図７の（ａ）の説明模型図におい
て、ａを像担持体上の静電潜像現像画像の高濃度部、ｂ
を低〜中濃度部としたとき、高濃度部ａに隣接し且つそ
の上流部に存在する低〜中濃度部ｂの高濃度部ａに近接
した局部の画像濃度が白抜け部分ｃとして低下するので
ある。

【００２４】この『白抜け』は所謂エッジ効果に起因す
るものと違い、図７の（ｂ）の様に、現像剤担持体と像
担持体の移動速度差が大きくなると白抜け部分が移動し
ていくことがわかった。

【００２５】この『白抜け』の要因について（ｃ）・
（ｄ）・（ｅ）の模型図により説明する。

【００２６】１を像担持体（例えば回転感光体）、３ａ
を現像剤担持体（例えば弾性現像ローラ）、ｔａを該現
像剤担持体３ａに担持させた非磁性一成分現像剤のコー
ト層とする。現像剤担持体３ａは像担持体１に現像剤層
ｔａを接触させて配設してある。該現像剤担持体３ａと
像担持体１との対向ニップ部が現像部Ａである。現像剤
担持体３ａと像担持体１は現像部Ａで互いに順方向に移
動する。

【００２７】而して、（ｃ）の様に、現像剤担持体３ａ
と像担持体１の形成する対向ニップ部である現像部Ａに
入っていけないトナー溜まりｔｂが生まれると思われ
る。

【００２８】そのトナー溜まりｔｂが像担持体１面の潜
像のエッジ部がやってきたときにそれに引きつけられて
現像部Ａに進入し、現像部Ａ中ではそのトナー溜まりｔ
ｂは現像剤担持体３ａの移動速度で運ばれる。この場合
において、現像剤担持体３ａと像担持体１に移動速度差
がある時、具体的には、現像剤担持体３ａの移動速度が
像担持体１のそれよりも例えば２００％速いとき、現像
部Ａに進入したトナー溜まりｔｂは潜像のエッジ部より
も先に現像部Ａを通過することになる。（ｄ）はこの状
態時を示している。現像部Ａ中ではその比較的量の多い
トナー溜まりｔｂはトナー塊ｔｃとなっていく。

【００２９】接触現像方式の現像プロセスの大半は現像
剤担持体３ａと像担持体１のなき別れ時に行われると考
えられているので、その時上記のトナー塊ｔｃがあると
ころでは緻密なデジタル潜像の現像は行われにくい。例
えば本例の様に現像剤担持体３ａの移動速度が像担持体
１のそれよりも速いとき（２００％）、そのなき別れ部
の潜像はハーフトーンの電位であり、現像部Ａに引き込
まれたときの潜像のエッジ部と比べ比較的量の多いトナ
ー塊ｔｃを引きつけるほど強くないのでトナー塊ｔｃは
現像剤担持体３ａ側に引きつけられて運ばれていくこと
になる。（ｅ）はこの状態時を示している。その結果、
像担持体１側のその部分は白抜け部分ｃになると考えら
れる。即ち、所謂スリーブゴーストの様な現像履歴の影
響を受けやすいという欠点があった。

【００３０】そこで本発明は、帯電手段として磁気ブラ
シ接触−電荷注入帯電方式を用い、現像手段として接触
型一成分非磁性現像方式を用いた場合における上述の、
帯電手段からの漏れ磁性粒子による、現像部での像担持
体表面の薄い電荷注入層（ＯＣＬ）の損傷を防ぐととも
に、白抜け画像の発生も防止することで、オゾンレス効
果が高い等の特長を有している磁気ブラシ接触−電荷注
入帯電方式の帯電手段と、高画質化を図る上で、また装
置の小型化、低コスト化、保守の容易化、カラー化等の
点で有利な接触型一成分非磁性現像方式の現像手段を問
題なく組み合わせて使用した画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

【００３１】

【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。

【００３２】 （１）表面に電荷注入層を有する像担持
体に磁性粒子で構成される磁気ブラシ接触帯電部材を当
接させて帯電を行ない、非磁性一成分現像剤を現像剤担
持体で現像部に搬送し、該現像剤担持体を現像部で像担
持体に接触させ、現像剤担持体に直流バイアス電圧を印
加し、被記録画像に対応して像担持体に形成された静電
潜像を前記現像剤で現像する現像装置を有する画像形成
装置において、前記像担持体に付着した磁性粒子が現像
部から前記現像剤担持体の回転方向下流側に搬送される
ように、前記現像剤担持体と前記像担持体が、該現像剤
担持体と該像担持体との対向部で互いに逆方向に移動
し、前記現像剤担持体に接触させて或は該現像剤担持体
の近傍に、前記像担持体から前記現像剤担持体に移行し
た前記磁性粒子を捕獲する部材を配置させたことを特徴
とする画像形成装置。

【００３３】

【００３４】 （２）像担持体の現像剤像を転写材に転
写させ、像担持体は繰り返して作像に供する転写方式で
あり、転写材に対する現像剤像転写後の像担持体面を清
掃する専用のクリーニング装置は具備させていないクリ
ーナーレスシステムの装置であることを特徴とする
（１）に記載の画像形成装置。

【００３５】 （３）像担持体が表面に電荷注入層を有
する感光体であることを特徴とする（１）または（２）
に記載の画像形成装置。

【００３６】 （４）像担持体に形成された静電潜像が
被記録画像信号に対応して形成されたドット分布静電潜
像であ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。

【００３７】〈作 用〉 即ち、帯電手段として磁気ブラシ接触−電荷注入帯電方
式を用い、現像手段として接触型一成分非磁性現像方式
を用いた画像形成装置でも、像担持体に付着した磁性粒
子が現像部から現像剤担持体の回転方向下流側に搬送さ
れるように、現像剤担持体と像担持体が、該現像剤担持
体と該像担持体との対向部（現像部）で互いに逆方向に
移動する構成（カウンター現像）にすることにより、像
担持体移動方向上流側から常にフレッシュな現像剤層を
乗せて現像剤担持体が像担持体と逆方向に移動してくる
ので前述のスリーブゴーストのような現像履歴の影響を
受けない現像が可能となる。その結果『白抜け』のない
良好な画像が得られるようになった。

【００３８】さらに、現像剤担持体が像担持体と逆方向
に移動してくるので帯電装置から漏れてきた磁性粒子が
現像剤担持体の回転方向の下流側に運ばれていくため、
上記の漏れ磁性粒子が現像剤担持体と像担持体の形成す
る対向部に侵入しない。その結果、像担持体表面の薄い
電荷注入層（ＯＣＬ）の損傷も同時に防ぐことができる
のである。

【００３９】これをより具体的に図４の模型図で説明す
る。１を像担持体（例えば回転感光体）、３ａを現像剤
担持体（例えば弾性現像ローラ）、ｔａを該現像剤担持
体３ａに担持させた非磁性一成分現像剤のコート層とす
る。現像剤担持体３ａは像担持体１に現像剤層ｔａを接
触させて配設してある。該現像剤担持体３ａと像担持体
１との対向ニップ部が現像部Ａである。現像剤担持体３
ａと像担持体１は現像部Ａで互いに逆方向に移動する。

【００４０】そのため、像担持体移動方向上流側から常
にフレッシュな現像剤層ｔａを乗せて現像剤担持体３ａ
が像担持体１と逆方向に移動してくるのでスリーブゴー
ストのような現像履歴の影響を受けない現像が可能とな
る。その結果、前述したような像担持体１上の現像画像
の低〜中濃度部ｂの高濃度部ａに近接した局部の画像濃
度が低下する『白抜け』現象ｃのない良好な画像が得ら
れるようになった。

【００４１】また現像剤担持体３ａが像担持体１と逆方
向に移動してくるので、磁気ブラシ帯電装置から漏れて
きた磁性粒子２３ａが現像剤担持体３ａの回転方向の下
流側に運ばれていくため、上記の漏れ磁性粒子２３ａが
現像剤担持体３ａと像担持体１の形成する対向ニップ部
である現像部Ａに侵入しない。その結果、像担持体表面
の薄い電荷注入層の損傷も同時に防ぐことができるので
ある。現像剤担持体３ａ側に移った漏れ磁性粒子２３ａ
は、現像剤担持体３ａに接触させて或は該現像剤担持体
３ａの近傍に捕獲手段を配置して現像剤担持体３ａから
捕獲除去することで問題は生じない。

【００４２】従って、帯電手段として磁気ブラシ接触−
電荷注入帯電方式を用い、現像手段として接触型一成分
非磁性現像方式を用いた場合における、帯電手段からの
漏れ磁性粒子による、現像部での像担持体表面の薄い電
荷注入層の損傷を防ぐとともに、白抜け画像の発生をも
防止することで、オゾンレス効果が高い等の特長を有し
ている磁気ブラシ接触−電荷注入帯電方式の帯電手段
と、高画質化を図る上で、また装置の小型化、低コスト
化、保守の容易化、カラー化等の点で有利な接触型一成
分非磁性現像方式の現像手段を問題なく組み合わせて使
用した画像形成装置を構成することが可能となった。

【００４３】

【発明の実施の形態】

〈実施形態例１〉（図１〜図４） （１）画像形成装置例 図１は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成図で
ある。

【００４４】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−電荷注入帯電方式、接触
型一成分非磁性現像方式、プロセスカートリッジ着脱方
式のレーザービームプリンタである。

【００４５】１は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。本例のものは表面に
電荷注入層を有するＯＰＣ感光体であり、矢印の時計方
向に所定のプロセススピード（周速度）をもって回転駆
動される。

【００４６】２０は感光体１に接触させた接触帯電部材
としての導電磁気ブラシ（磁気ブラシ接触帯電部材）、
Ｓ１はこの磁気ブラシ２０に帯電バイアスを印加する電
源である。この磁気ブラシ２０・帯電バイアス印加電源
Ｓ１等で帯電装置２が構成される。

【００４７】感光体１は回転過程において、電圧が印加
された導電磁気ブラシ２０による所定の極性・電位の一
様な一次帯電処理を磁気ブラシ接触−電荷注入帯電方式
で受ける。

【００４８】本例においては、磁気ブラシ２０には帯電
バイアス印加電源Ｓ１から−７００ＶのＤＣ電圧に、Ｖ
_p-p （ピーク間電圧）＝８００Ｖ、周波数１ｋＨｚのＡ
Ｃ電圧が重畳された帯電バイアスが印加されていて、電
荷注入帯電によって回転感光体１の外周面がほぼ−７０
０Ｖに一様に帯電される。

【００４９】この回転感光体１の帯電面に対して、画像
露光手段としての、本例の場合はレーザーダイオード・
ポリゴンミラー等を含む不図示のレーザービームスキャ
ナから出力される、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ービームに
よる走査露光Ｌがなされ、回転感光体１の周面に対して
目的の被記録画像信号に対応したドット分布静電潜像が
形成される。

【００５０】その静電潜像は現像装置３によりトナー画
像として現像される。現像装置３は接触型一成分非磁性
現像方式の現像装置である。

【００５１】３ａは弾性現像剤担持体としての弾性現像
ローラであり、芯金３ｃと、該芯金の外回りに同心一体
にローラ状に形成した導電性弾性層３ｂとからなる。弾
性現像ローラ３ａの外周面には非磁性一成分現像剤の薄
層（トナー層）ｔａがコートされる。この弾性現像ロー
ラ３ａは像担持体としての感光体１にトナー層ｔａを接
触させて配設してある。該弾性現像ローラ３ａと感光体
１との対向ニップ部が現像部Ａである。弾性現像ローラ
３ａは矢印の時計方向に回転駆動されて現像部Ａにトナ
ーを担持搬送する。従って現像剤担持体である弾性現像
ローラ３ａと像担持体である感光体１は両者の対向部で
ある現像部Ａで互いに逆方向（カウンター方向）に移動
する。そしてこの回転弾性現像ローラ３ａに担持された
トナーは現像部Ａにおいて現像ローラ３ａとは逆回転移
動である感光体１に接触し、感光体１側の静電潜像はこ
の現像部Ａでトナー現像される。

【００５２】弾性現像ローラ３ａには現像バイアス印加
電源Ｓ２から直流バイアス電圧が芯金３ｃを通して印加
されており、現像部Ａにおいてトナーが弾性現像ローラ
３ａへの静電的拘束を振り切って潜像に対応して感光体
１面に静電潜像に対応して選択的に付着する。

【００５３】弾性現像ローラ３ａに印加する直流バイア
ス電圧は、静電潜像の暗部電位（−６００ｖ）と明部電
位（−１００ｖ）の間の値のものであるが、絶対値で最
小の明部電位よりも暗部電位の法により近い値であるこ
とが、暗部電位領域へのカブリトナーの付着を防止する
上で好ましい。本例では−５００ｖにして画出しを行な
った。現像部Ａに搬送される現像剤量は、感光体１と弾
性現像ローラ３ａの周速比にも因るが、本例では０．１
〜１．０ｍｇ／ｃｍ² となるような量で画出しを行なっ
た。

【００５４】一方、不図示の給紙部から被記録材（記録
媒体）としての転写材Ｐが供給されて、回転感光体１
と、これに所定の押圧力で当接させた接触転写手段とし
ての、中抵抗の転写帯電ローラ４との圧接ニップ部（転
写部）Ｔに所定のタイミングにて導入される。転写帯電
ローラ４には転写バイアス印加電源Ｓ３から所定の転写
バイアス電圧が印加される。転写部Ｔに導入された転写
材Ｐはこの転写部Ｔを挟持搬送されて、その表面側に回
転感光体１の表面に形成担持されているトナー画像が順
次に静電気力と押圧力にて転写されていく。本例では転
写帯電ローラ４として抵抗値５×１０⁸ Ωのものを用
い、＋２０００ＶのＤＣ電圧を印加して転写を行なっ
た。

【００５５】トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは感光
体１の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）として装置外へ排出される。

【００５６】また転写材Ｐに対するトナー画像転写後の
感光体面はクリーニング装置（クリーナー）６により残
留トナー等の付着汚染物の除去を受けて清掃され繰り返
して作像に供される。

【００５７】本例の画像形成装置は、感光体１・磁気ブ
ラシ接触帯電部材２０・現像装置３・クリーニング装置
６の４つのプロセス機器をカートリッジ３０に包含させ
て画像形成装置本体に対して一括して着脱交換自在のカ
ートリッジ方式の装置である。３１・３１はこのプロセ
スカートリッジ３０のプリンタ本体内での位置決め支持
部材である。プロセスカートリッジ３０に包含させるプ
ロセス機器の組み合わせは上記に限られるものではな
い。

【００５８】（２）感光体１ 像担持体としての本例の感光体１は、アルミニウム製の
ドラム基体上に下記の第１〜第５の５層の機能層を下か
ら順に設けた、表面に電荷注入層を有する直径３０ｍｍ
の負帯電のＯＰＣ感光体であり、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。

【００５９】第１層；下引き層であり、アルミニウムド
ラム基体の欠陥等をならすため、またレーザー露光の反
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。

【００６０】第２層；正電荷注入防止層であり、アルミ
ニウムドラム基体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
１０⁶ Ωｃｍ程度に抵抗調整された、厚さ約１μｍの中
抵抗層である。

【００６１】第３層；電荷発生層であり、ジスアゾ系の
顔料樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層であり、レー
ザー露光を受けることによって正負の電荷対を発生す
る。

【００６２】第４層；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はできず、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。

【００６３】第５層；電荷注入層であり、光硬化性のア
クリル樹脂に微粒子のＳｎＯ₂ 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。
このようにして調合した塗工液をディッピング塗工法に
て、厚さ約２μｍに塗工して電荷注入層とした。

【００６４】図２の感光体１と導電磁気ブラシ２０の構
造模型図において、１１は感光体１のアルミニウムドラ
ム基体、１２は電荷輸送層、１３は電荷注入層、１３ａ
はこの電荷注入層１３中に分散した導電粒子（ＳｎＯ
₂ ）である。下引き層・正電荷注入防止層・電荷発生層
は図には省略してある。

【００６５】（３）磁気ブラシ２０ 本例における接触帯電部材としての導電磁気ブラシ２０
は、図２の構造模型図のように、心金２１ａに固定支持
させたマグネット２１と、これに回転可能に外嵌させ
た、給電部としての非磁性の電極スリーブ２２と、電極
スリーブ２２の外周面にマグネット２１の磁力により付
着保持させた磁性粒子（磁性キャリア）の磁気ブラシ層
２３を有してなる。電極スリーブ２２上でのマグネット
２１による磁束密度は８００×１０^-4Ｔ（テスラ）であ
る。

【００６６】磁気ブラシ層２３は厚さ１ｍｍでコートし
て感光体１との間に幅約５ｍｍの帯電ニップＮを形成さ
せてある。本例で磁気ブラシ層２３の磁性粒子量は約１
０ｇで電極スリーブ２２と感光体１との帯電ニップＮで
のギャップは５００μｍである。

【００６７】電極スリーブ２２は帯電ニップＮにおいて
感光体１の回転方向とは逆方向（カウンター方向）であ
る矢印の時計方向に回転駆動され、この電極スリーブ２
２の回転に磁気ブラシ層２３も回転して感光体１面を摺
擦する。

【００６８】磁気ブラシ２０の電極スリーブ２２には帯
電バイアス印加電源Ｓ１から前述のような帯電バイアス
Ｖ_DC＋Ｖ_ACが印加されていて、回転感光体１の外周面が
ほぼ−７００Ｖに一様に電荷注入帯電にて帯電される。

【００６９】ここで磁気ブラシ２０と感光体１との周速
比は、以下の式で定義する。

【００７０】周速比％＝（磁気ブラシ周速ー感光体周
速）／感光体周速×１００ ＊磁気ブラシ２０の周速はカウンター回転の場合は負の
値。

【００７１】周速比は、−１００％は磁気ブラシが停止
している状態なので、磁気ブラシの感光体表面に停止し
た形状がそのまま帯電不良となって、画像に出てしま
う。また順方向の回転は、カウンター方向と同じ周速比
を得ようとすると、磁気ブラシの回転数が高くなってし
まう。磁気ブラシが遅い速度で感光体と順回転で接触す
ると、磁気ブラシ２０の磁性粒子が感光体１に付着しや
すくなる。よって、周速比は−１００％以下が好まし
く、本例では−１５０％とした。

【００７２】ａ）磁性粒子 磁気ブラシ層２３を構成させる磁性粒子としては次のよ
うなものを使用できる。

【００７３】．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
らを還元また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したもの等）でコートまたは
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 これらの磁性粒子の抵抗値としては、高すぎると感光体
に電荷が均一に注入できず、微小な帯電不良によるカブ
リ画像となってしまう。低すぎると感光体表面にピンホ
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。

【００７４】よって磁性粒子の抵抗値としては、１×１
０⁴ 〜１×１０⁷ Ωが望ましい。

【００７５】磁性粒子の磁気特性としては、感光体への
磁性粒子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５０（Ａ・ｍ²/kg）以上が望まし
い。

【００７６】実際に、本例において用いた磁性粒子は、
平均粒径が３０μｍで、抵抗値が１×１０⁶ Ω、飽和磁
化が５８（Ａ・ｍ²/kg）であった。

【００７７】本例において、磁性粒子の、抵抗値の測定
方法、粒径の測定方法、平均粒径の算出方法、飽和磁化
の測定方法は次のとおりである。

【００７８】抵抗値の測定方法；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 ）に磁
性粒子を２ｇ入れた後加重し、電圧を１〜１０００Ｖ印
加して測定した。

【００７９】磁性粒子の平均粒径は、水平方向の最大弦
長で示し、測定法は顕微鏡法により磁性粒子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
ことによって磁性粒子粒径とした。

【００８０】磁性粒子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−５０を
用いることができる。この際、直径（内径）６．５ｍ
ｍ、高さ１０ｍｍの円柱状の容器に磁性粒子を荷重約２
ｇ重程度で充填し、容器内で磁性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。

【００８１】ｂ）帯電原理 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表面に電荷注入を行なうものであ
り、本例では像担持体としての感光体の表面材質のもつ
トラップ電位に電荷を注入するものでなく、電荷注入層
１３の導電粒子１３ａに電荷を充電して帯電を行なう方
式である。

【００８２】具体的には図３の等価回路模型図に示すよ
うに、電荷輸送層１２を誘電体、アルミニウムドラム基
体１１と電荷注入層１３内の導電粒子（ＳｎＯ₂ ）１３
ａを両電極板とする微小なコンデンサーに、接触帯電部
材２０で電荷を充電する理論に基づくものである。

【００８３】この際、導電粒子１３ａ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、マクロ的には感光体表面は均一電位に充
電、帯電されているように見えるが、実祭には微小な無
数の充電された導電粒子１３ａが感光体表面を覆ってい
るような状況となっている。このため、レーザーによっ
て画像露光Ｌを行なってもそれぞれの導電粒子１３ａ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。

【００８４】（４）白抜け画像の防止、漏れ磁性粒子に
よる感光体の損傷防止 上記のように、帯電装置２として磁気ブラシ接触−電荷
注入帯電方式を用い、現像装置３として接触型一成分非
磁性現像方式を用いた画像形成装置でも、図４の模型図
のように、現像剤担持体としての現像ローラ３ａと像担
持体としての感光体１が、該現像ローラ３ａと該感光体
１との対向部である現像部Ａで互いに逆方向に移動する
構成（カウンター現像）にすることにより、感光体移動
方向上流側から常にフレッシュな現像剤層ｔａを乗せて
現像ローラ３ａが感光体１と逆方向に移動してくるので
スリーブゴーストのような現像履歴の影響を受けない現
像が可能となる。その結果、感光体１上の現像画像の低
〜中濃度部ｂの高濃度部ａに近接した局部の画像濃度が
低下する『白抜け』現象ｃのない、低濃度から高濃度領
域まで良好な階調を有する良好な現像画像が得られるよ
うになった。

【００８５】また現像ローラ３ａが感光体１と逆方向に
移動してくるので、磁気ブラシ２０から漏れてきた磁性
粒子２３ａが現像ローラ３ａの回転方向の下流側に運ば
れていくため、上記の漏れ磁性粒子２３ａが現像ローラ
３ａと感光体１の形成する対向ニップ部である現像部Ａ
に侵入しない。その結果、感光体表面の薄い電荷注入層
１３の損傷も同時に防ぐことができるのである。現像ロ
ーラ３ａ側に移った漏れ磁性粒子２３ａは、現像ローラ
３ａに接触させて或は該現像ローラ３ａの近傍に捕獲手
段を配置して現像ローラ３ａから捕獲除去することで問
題は生じない。

【００８６】従って、オゾンレス効果が高い等の特長を
有している前記方式の帯電手段と、高画質化を図る上
で、また装置の小型化、低コスト化、保守の容易化、カ
ラー化等の点で有利な前記方式の現像手段を、白抜け画
像の問題や漏れ磁性粒子による感光体損傷の問題なく、
組み合わせて使用した画像形成装置を構成することが可
能となった。

【００８７】〈実施形態例２〉（図５） 本実施形態例はクリーナーレスシステムとした画像形成
装置例であり、図５はその概略構成模型図である。

【００８８】本例の画像形成装置は、前述した実施形態
例１の画像形成装置（レーザービームプリンタ）に於い
て、転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光体１面を
清掃する専用のクリーニング装置（クリーナー）６をな
くし、転写帯電ローラ４によって正規帯電極性の逆に帯
電されて接触帯電部材としての導電磁気ブラシ２０の磁
気ブラシ層２３に回収されたトナー粒子を、磁気ブラシ
層２３を構成する磁性粒子との摩擦帯電によって正規帯
電極性に帯電し、感光体１上に吐き出すことを目的とし
て、導電磁気ブラシ２０の磁気ブラシ層２３を構成させ
る帯電用磁性粒子とトナーの摩擦帯電特性を調整しトナ
ー粒子が正規帯電極性に帯電できる条件に設定した。

【００８９】このように、帯電用磁性粒子とトナーの摩
擦帯電特性をトナーが正規帯電極性側に帯電されるよう
に設定することによって、クリーナー６がなくても導電
磁気ブラシ２０の磁気ブラシ層２３に回収された転写残
トナーが、感光体１上に速やかに吐き出され、導電磁気
ブラシ２０の汚染を防止することが可能となる。そして
導電磁気ブラシ２０の磁気ブラシ層２３から感光体１上
に吐き出された転写残トナーは現像部Ａで現像同時クリ
ーニングされて現像装置３に回収され、再用される。即
ち廃トナーが出ず、エコロジーの観点から有利である。
また画像形成装置の構成が簡素化される。

【００９０】〈実施形態例３〉（図６） 本実施形態例は、磁気ブラシ接触帯電部材２０の磁気ブ
ラシ層２３から離脱して像担持体としての回転感光体１
面に乗って次位の現像装置３へ持ち運ばれ現像剤担持体
としての現像ローラ３ａに移行した漏れ帯電用磁性粒子
２３ａを捕集する手段を具備させた画像形成装置であ
り、図６はその要部の概略構成模型図である。

【００９１】７がその帯電用磁性粒子捕集手段であり、
本例は前述の実施形態例１または同２の画像形成装置に
於いて、弾性現像剤担持体としての弾性現像ローラ３ａ
に接触し従動回転可能な、マグネット７１ａ内包の非磁
性電極スリーブ７１を配置し、またこのスリーブ７１面
に付着した漏れ帯電用磁性粒子２３ａをかき取って捕集
するかき取りブレード付きの捕集容器７２を具備させた
ものである。

【００９２】即ち、磁気ブラシ接触帯電部材である導電
磁気ブラシ２０の磁気ブラシ層２３から帯電用磁性粒子
が離脱（漏れ）すると、その漏れ磁性粒子２３ａは像担
持体として感光体１面に乗り、該感光体１の回転に伴っ
て次位の現像装置３へ持ち運ばれ、弾性現像剤担持体と
しての弾性現像ローラ３ａに移行する。

【００９３】しかしその弾性現像ローラ３ａに移行した
漏れ磁性粒子２３ａは弾性現像ローラ３ａに接触し従動
回転可能している非磁性電極スリーブ７１の面に該スリ
ーブ内のマグネット７１ａの磁力により捕獲される。そ
してスリーブ７１面に捕獲された漏れ磁性粒子２３ａは
かき取りブレード付きの捕集容器７２のブレードにより
スリーブ７１面からかき取られて容器７２内に捕集され
る。

【００９４】本例の場合、スリーブ７１上でのマグネッ
ト７１ａによる磁束密度は８００×１０^-4Ｔ（テスラ）
である。

【００９５】こうすることによって、導電磁気ブラシ２
０の磁気ブラシ層２３からの漏れ磁性粒子２３ａが現像
装置３の中の非磁性トナーｔと混ざることに因る現像不
良を防げる。３ｄは弾性現像ローラ３ａ上のトナー量を
制御する弾性ブレードである。

【００９６】現像剤担持体としての現像ローラ３ａ側に
移行した漏れ磁性粒子２３ａを捕獲除去する手段・部材
７は現像ローラ３ａに非接触に近接させて配設した形態
にすることもできる。

【００９７】〈その他〉 １）磁気ブラシ接触帯電部材２０は、実施形態例ではス
リーブ回転タイプであるが、回転マグネットローラに直
接または導電性コート層を介して導電性磁性粒子を磁気
ブラシ層２３として磁気吸着させて保持させたマグネッ
ト回転タイプとすることもできる。非回転の磁気ブラシ
体の形態のものにすることもできる。

【００９８】２）磁気ブラシ接触帯電部材２０等に印加
するバイアスの交流電圧あるいは交流電圧成分の波形と
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
を含むのはもちろんである。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良い。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。

【００９９】３）像担持体は電子写真感光体に限らず、
静電記録における誘電体等であっても良い。

【０１００】４）像担持体に対する静電潜像の形成手段
は任意である。露光手段はレーザービームによる走査露
光等のデジタル方式に限らず、アナログ露光方式でもよ
い。

【０１０１】５）画像形成装置は、回転ベルト型等の像
担持体の面に形成した画像部分を表示部に位置させて閲
読に供し、然る後その画像を記録媒体に転写することな
しに、像担持体面からクリーニング除去し、像担持体は
繰り返して表示画像の形成に使用するような画像形成表
示装置、また直接方式の画像形成装置、即ち感光紙や静
電気録紙等の像担持体に帯電工程を含む作像プロセスを
適用して転写工程なしに画像形成を実行する装置などで
あってもよい。

【０１０２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、帯電手段
として磁気ブラシ接触−電荷注入帯電方式を用い、現像
手段として接触型一成分非磁性現像方式を用いた場合に
おける、帯電手段からの漏れ磁性粒子による像担持体表
面の薄い電荷注入層の損傷を防ぐとともに、白抜け画像
の発生も防止することができ、オゾンレス効果が高い等
の特長を有している磁気ブラシ接触−電荷注入帯電方式
の帯電手段と、高画質化を図る上で、また装置の小型
化、低コスト化、保守の容易化、カラー化等の点で有利
な接触型一成分非磁性現像方式の現像手段を問題なく組
み合わせて使用した画像形成装置を構成することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成図

【図２】感光体と導電磁気ブラシの構造模型図

【図３】等価回路模型図

【図４】カウンター現像メカニズムの説明用模型図

【図５】実施形態例２の画像形成装置（クリーナーレス
システム）の概略構成図

【図６】実施形態例３の画像形成装置の要部の概略構成
模型図

【図７】白抜け画像とその発生要因の説明用模型図

【符号の説明】

１ 像担持体（回転感光体） ２ 帯電装置（磁気ブラシ接触−電荷注入帯電方式） ２０ 磁気ブラシ（磁気ブラシ接触帯電部材） ３ 現像装置（接触型一成分非磁性現像方式） ３ａ 現像剤担持体（弾性現像ローラ） ４ 転写ローラ ５ 定着装置 ６ クリーニング装置 ３０ プロセスカートリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/02 G03G 13/06 - 13/095 G03G 15/02 G03G 15/06 - 15/095

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に電荷注入層を有する像担持体に磁
   性粒子で構成される磁気ブラシ接触帯電部材を当接させ
   て帯電を行ない、非磁性一成分現像剤を現像剤担持体で
   現像部に搬送し、該現像剤担持体を現像部で像担持体に
   接触させ、現像剤担持体に直流バイアス電圧を印加し、
   被記録画像に対応して像担持体に形成された静電潜像を
   前記現像剤で現像する現像装置を有する画像形成装置に
   おいて、 前記像担持体に付着した磁性粒子が現像部から前記現像
   剤担持体の回転方向下流側に搬送されるように、前記現
   像剤担持体と前記像担持体が、該現像剤担持体と該像担
   持体との対向部で互いに逆方向に移動し、 前記現像剤担持体に接触させて或は該現像剤担持体の近
   傍に、前記像担持体から前記現像剤担持体に移行した前
   記磁性粒子を捕獲する部材を配置させた ことを特徴とす
   る画像形成装置。
2. 【請求項２】 像担持体の現像剤像を転写材に転写さ
   せ、像担持体は繰り返して作像に供する転写方式であ
   り、転写材に対する現像剤像転写後の像担持体面を清掃
   する専用のクリーニング装置は具備させていないクリー
   ナーレスシステムの装置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】 像担持体が表面に電荷注入層を有する感
   光体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。
4. 【請求項４】 像担持体に形成された静電潜像が被記録
   画像信号に対応して形成されたドット分布静電潜像であ
   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。