JP3625360B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体の帯電処理手段として磁気ブラシ方式の接触帯電装置を用いた、クリーナーレスシステムの画像形成装置に関する。
【０００２】
【０００３】
【従来の技術】
図１２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）の一例の構成略図である。
【０００４】
１０１は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１０１はその回転過程において、帯電手段としてのコロナ帯電器１０２による所定の極性・電位の一様な帯電処理を受け、次いで不図示の画像露光手段（原稿画像の投影結像露光手段、レーザー光走査露光手段等）による画像露光Ｌを受けることにより露光像パターンに対応して一様帯電面が選択的に除電（あるいは電位減衰）して静電潜像が形成される。そしてその形成静電潜像が現像手段としてのトナー現像装置１０３によりトナー像として現像される。
【０００６】
一方、不図示の給紙機構から記録媒体としての転写材（転写紙）Ｐが感光ドラム１と転写手段としての転写コロナ帯電器１０４との間に所定の制御タイミングで給紙され、該転写材Ｐの裏面がトナーと逆極性に帯電されることで、感光ドラム１０１面側のトナー像が転写材Ｐの表面側に静電転写されていく。
【０００７】
次いで転写材Ｐは分離コロナ帯電器１０５によって回転感光ドラム１０１面から静電分離され、搬送装置１０７で定着装置１０８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。
【０００８】
転写材Ｐに対するトナー像転写後の感光ドラム１０１面はクリーニング手段（クリーナー）１０６によって転写残トナーの除去を受けて清掃され、繰り返して画像形成に使用される。
【０００９】
上記において、像担持体としての感光体、帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニング等の作像プロセスの各手段・機器としては種々の構成・方式のものがある。
【００１０】
１）例えば、帯電手段１０２としては、従来よりコロナ帯電器が広く利用されてきた。これは感光ドラム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感光ドラム面をさらして感光ドラム面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【００１１】
近時は、非接触方式である上記のコロナ帯電器による場合に比べて低オゾン・低電力等の利点を有することから接触帯電方式の帯電装置が実用化されている。これは、感光ドラムに電圧を印加した接触帯電部材を当接させて感光ドラム面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【００１２】
接触帯電部材としては、導電性磁性粒子を磁気拘束させて構成した磁気ブラシ部を有し、該磁気ブラシ部を感光ドラムに接触させる磁気ブラシ部材（磁気ブラシ帯電器）が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。
【００１３】
磁気ブラシ部材は、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的に拘束させて磁気ブラシ部を形成具備させたものであり、停止あるいは回転させて磁気ブラシ部を感光ドラムに接触させ、これに電圧を印加することによって感光ドラムの帯電を開始させる。
【００１４】
また、導電性の繊維をブラシ状に形成具備させたもの（ファーブラシ部材）、あるいは導電性ゴムをロール状にした導電ゴムローラー（帯電ローラー）も接触帯電部材として好ましく用いられている。
【００１５】
特に、接触帯電部材として磁気ブラシ部材を用い、被帯電体としての感光ドラムの感光体に、通常の有機感光体上に導電性微粒子を分散させた表層（電荷注入層）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と、接触帯電部材に印加したバイアスのうちの直流成分と略同等の帯電電位を感光体表面に得ることが可能である（特開平６−３９２１号公報）。
【００１６】
このような帯電方法（電荷の直接注入による被帯電体の帯電）のことを「注入帯電」と称する。この注入帯電を用いれば、被帯電体の帯電が、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、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。
【００１７】
２）また、静電潜像のトナー現像方法としては、一般に次のａ〜ｄの４種類に大別される。
【００１８】
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感光体に対して非接触状態で現像する方法（１成分非接触現像）
ｂ．上記のようにしてコーティングしたトナーを感光体に対して接触状態で現像する方法（１成分接触現像）
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感光体に対して接触状態で現像する方法（２成分接触現像）
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）
このなかで、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。
【００１９】
３）近年、このような画像形成装置の小型化が進んできたが、前記したように帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニング等の作像プロセスの各手段・機器が夫々小型になるだけでは画像形成装置の全体的な小型化には限界があった。
【００２０】
また、前記したように転写後の感光ドラム１０１上の転写残トナーはクリーナー１０６によって回収されて廃トナーとなるが、この廃トナーは環境保護の面からも出ないことが好ましい。そこで、上記のクリーナー１０６を取りはずし、感光ドラム１０１上の転写残トナーは現像装置１０３によって「現像同時クリーニング」で感光ドラム１０１上から除去し現像装置１０３に回収・再用する装置構成にした「クリーナーレスシステム」の画像形成装置も出現している。
【００２１】
現像同時クリーニングとは、転写後に感光ドラム１０１上に若干残留したトナーを次工程以後の現像時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光ドラム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る。この方法によれば、転写残トナーは現像装置１０３に回収されて次工程以後用いられているため、廃トナーをなくし、メンテンナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。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。
【００２２】
また、現像同時クリーニング方式においてクリーニング効率を向上させるために、静電潜像の現像に使用するトナーとしては例えば重合法によって製造されたトナーの様な離型性に非常に優れたトナーを用いることは大変有効である。
【００２３】
４）また感光ドラム１０１側から転写材Ｐ側へのトナー像の転写手段も、転写コロナ帯電器１０４ではなく、転写ローラーや転写ベルトを用いるものなど様々な方式がある。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記において、特に、接触帯電部材として磁気ブラシ部材を用いた磁気ブラシ方式の接触帯電装置を像担持体の帯電処理手段として用いた、クリーナーレスシステムの画像形成装置に関する。
【００２５】
ａ）接触帯電装置は、被帯電体に接触させた接触帯電部材が被帯電体面側の汚れや異物を拾って耐久に伴うその蓄積で汚染状態になり易い。接触帯電部材の過度の汚染は装置の帯電能を低下させてしまうことになる。
【００２６】
磁気ブラシ方式の接触帯電装置は、接触帯電部材としての磁気ブラシ部材における細かい導電性磁性粒子の集合からなる磁気ブラシ部が被帯電体に接触することで被帯電体面との均一な接触性を得る上で有利であり、また導電性ゴムローラーや固定式あるいは回転式のファーブラシ等の他の接触帯電部材に比べて汚染の影響を受けにくいものではあるけれども、磁気ブラシ部に対する汚れや異物の混入による過度の汚染はやはり装置の帯電能を低下させることになる。
【００２７】
ｂ）磁気ブラシ方式の接触帯電装置を像担持体の帯電手段として用いた転写方式の画像形成装置にあっては、転写後の像担持体上の転写残トナーを除去する専用のクリーナーを有する画像形成装置であっても、画像形成が繰り返えされるうちには、クリーナーを多少ともすり抜けてしまうトナー粒子等が引き続く像担持体の移動で像担持体に接触している接触帯電部材としての磁気ブラシ部材の位置（帯電ニップ部）に持ち運ばれて磁気ブラシ部に付着あるいは混入することで蓄積して磁気ブラシ部材が汚染状態になり易い。
【００２８】
通常、トナー粒子はその電気抵抗が比較的高いものが用いられているので、接触帯電部材としての磁気ブラシ部材の磁気ブラシ部にそのようなトナー粒子が比較的多量に付着・混入して過度に蓄積してしまうと、磁気ブラシ部材の全体あるいは一部の抵抗が上昇してしまい、像担持体を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。
【００２９】
ｃ）このような磁気ブラシ部材のトナー汚染と、それによる画像不良の発生は、転写後の像担持体上の転写残トナーを除去する専用のクリーナーを具備させていないクリーナーレスシステムの画像形成装置においては特に顕著である。
【００３０】
即ち、クリーナーレスシステムの画像形成装置の場合は、転写後の像担持体上の比較的多量の転写残トナーが像担持体の引き続く移動でそのまま接触帯電部材としての磁気ブラシ部材と像担持体の接触位置である帯電ニップ部に持ち運ばれることで磁気ブラシ部に多く付着・混入し、磁気ブラシ部材が比較的早期にかつ過度にトナー汚染状態になりやすい。
【００３１】
また、クリーナーレスシステムの画像形成装置の場合、転写後の像担持体上の転写残トナーは前画像をそのまま残した形（パターン）で存在するため、そのまま帯電ニップ部を通過した場合、像担持体面の残画像部分のみ帯電電位が低下したり、次の画像形成のための露光を遮断してしまい、そのままの形で次の現像行程に影響を及ぼして、次の画像上で前画像部分が薄くなったり濃く現われたりといったいわゆる「ゴースト現象」がおこる。
【００３２】
そこで画像形状をそのまま残した転写残トナーが帯電ニップ部に至る前に像担持体上でその転写残トナーを均一分散させるブラシ状の均一化部材や、一時的にバイアスの効果を利用した簡易クリーニング部材などが提案されている。しかしながら、像担持体に濃度の高い画像が局所的に長期間形成された場合、その濃度の高い画像部分に対応する磁気ブラシ部分のみの抵抗値が上昇し、他の部分は使用可能であるのに部分的劣化のために全て交換しなくてはならなくなる（磁気ブラシ部材の局所的汚染）。
【００３３】
【００３４】
本発明は上記に鑑みて提案されたものであり、像担持体の帯電手段として磁気ブラシ方式の接触帯電装置を用いた、クリーナーレスシステムの画像形成装置において、磁気ブラシ部材の局所的汚染を防止して帯電むらに起因する画像不良の発生をなくすととも磁気ブラシ部材の使用寿命を延ばし、長期にわたって安定して良好な画像形成が行なえるようにすることを目的とする。
【００３５】
【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。
【００３６】
（１）像担持体と、該像担持体に、電圧が印加された粒子担持部材に磁気的に拘束して保持させた導電性磁性粒子を接触させ、磁性粒子を像担持体との接触部に循環搬送させて像担持体を帯電する接触帯電手段と、該像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書き込み手段と、その静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、そのトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に対するトナー像転写後の像担持体上に残留した転写残トナーを接触帯電手段の帯電極性とは反対極性に帯電する逆帯電手段を有し、前記接触帯電手段が記録媒体に対するトナー像転写後の像担持体上に残留した転写残トナーが回収されていない転写残トナーが存在する状態の像担持体を帯電すると共に接触帯電手段が転写残トナーの回収を行う画像形成装置において、
磁性粒子のトナーに対する摩擦帯電系列は帯電極性とは反対側であると共に、粒子担持部材に磁気的に拘束されて保持されて循環搬送される導電性磁性粒子を像担持体の幅方向に分散する導電性磁性粒子循環搬送部に位置する突起物を有する分散手段を有し、前記接触帯電手段は導電性磁性粒子を保持させた前記粒子担持部材を内包する帯電容器を有し、前記突起物は前記帯電容器に取り付けられた、あるいは一体成形された固定の部材であることを特徴とする画像形成装置。
【００３７】
（２）前記粒子担持部材が回転体であり、該回転体の外周面に導電性磁性粒子が磁気的に拘束されて保持され、該回転体の回転により磁性粒子が像担持体との接触部に循環搬送されることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００３８】
（３）前記粒子担持部材に磁界発生部材が内包され、該磁界発生部材の磁界により粒子担持部材の外周面に導電性磁性粒子が磁気的に拘束されて保持され、該磁界発生部材の回転により粒子担持部材の外周面に保持される磁性粒子が像担持体との接触部に循環搬送されることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００３９】
（４）前記粒子担持部材がスリーブであることを特徴とする（１）ないし（３）の何れか１つに記載の画像形成装置。
【００４３】
（５）前記突起物は、磁性粒子の搬送方向に対して垂直な方向にほぼ一定の間隔で配列されていることを特徴とする（１）ないし（４）の何れか１つに記載の画像形成装置。
【００４４】
（６）前記突起物は、磁性粒子の搬送方向に対し上流側から下流側に向かうに従い磁性粒子の搬送方向に対して垂直な方向に幅が広がってゆく形状であることを特徴とする（１）ないし（５）の何れか１つに記載の画像形成装置。
【００４５】
（７）前記突起物の、磁性粒子の搬送方向に対して最下流に位置する部分が、少なくとも前記導電性磁性粒子を粒子担持部材に磁気的に拘束し搬送する磁界発生部材の磁極上にないことを特徴とする（１）、（２）、（４）ないし（６）の何れか１つに記載の画像形成装置。
【００４６】
（８）前記突起物は粒子担持部材に対して斜めに配設されていることを特徴とする（１）ないし（７）の何れか１つに記載の画像形成装置。
【００４９】
【００５１】
（９）前記像担持体が表面に１０^９〜１０^１４Ω・ｃｍの材料からなる層を有することを特徴とする（１）ないし（８）の何れか１つに記載の画像形成装置。
【００５２】
（１０）前記像担持体が感光体であり、表面に電荷注入層を有することを特徴とする（１）ないし（９）の何れか１つに記載の画像形成装置。
【００５３】
（１１）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（１０）の何れか１つに記載の画像形成装置。
【００５４】
（１２）前記導電性微粒子がＳｎＯ_２であることを特徴とする（１１）に記載の画像形成装置。
【００５５】
（１３）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（１２）の何れか１つに記載の画像形成装置。
【００５６】
（１４）前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書き込み手段が像露光手段であることを特徴とする（１）ないし（１３）の何れか１つに記載の画像形成装置。
【００５７】
〈作 用〉
即ち、粒子担持部材に磁気的に拘束されて保持されて循環搬送される導電性磁性粒子は分散手段により像担持体の幅方向に分散作用を受けることで、磁気ブラシ部に局所的に汚れや異物が付着・混入してもその汚れや異物は磁気ブラシ部の他の部分に分散化される。
【００５８】
従って、磁気ブラシ部材の局所的汚染を防止して帯電むらの発生をなくすことができるとともに、磁気ブラシ部材の磁気ブラシ部の局所的な過度の汚染（部分的劣化）のために全て交換しなくてはならなくなる事態の発生を防止することができて磁気ブラシ部材の使用寿命を延ばすことができる。
【００５９】
また、上記の分散手段と、粒子担持部材から導電性磁性粒子を剥ぎ取り循環させる手段とを同時に用いることにより更なる効果が得られる。
【００６０】
また、像担持体の帯電手段として上記の磁気ブラシ方式の接触帯電手段を用いた画像形成装置にあっては、磁気ブラシ部材の局所的汚染を防止して帯電むらに起因する画像不良の発生をなくすとともに磁気ブラシ部材の使用寿命を延ばすことができるので、長期にわたって安定して良好な画像形成が行なえるようになった。
【００６１】
【発明の実施の形態】
〈実施例１〉（図１〜図８）
（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。本例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンターであり、像担持体としての感光ドラムの帯電手段として本発明に従う磁気ブラシ方式の接触帯電装置を用い、現像手段で現像同時クリーニングを行なわせるクリーナーレスシステムの画像形成装置である。
【００６２】
Ａはレーザービームプリンター、Ｂはこのプリンターの上に搭載した画像読み取り装置（イメージスキャナー）である。
【００６３】
ａ）画像読み取り装置Ｂ
画像読み取り装置Ｂにおいて、１０は装置上面に固定配設した原稿台ガラスであり、この原稿台ガラスの上面に原稿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。
【００６４】
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み取りユニットである。このユニット９は、不図示のコピーボタンが押されることで、原稿台ガラス１０の下側において該ガラスの右辺側の実線示のホームポジションから左辺側にガラス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実線示のホームポジションに戻される。
【００６５】
該ユニット９の往動駆動過程において、原稿台ガラス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により右辺側から左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。
【００６６】
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を周知の画像処理を行なってデジタル信号に変換してプリンターＡに送る。
【００６７】
即ち、画像読み取り装置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）として光電読み取りされる。
【００６８】
ｂ）プリンターＡ
プリンターＡにおいて、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。本例の感光ドラム１は表面に電荷注入層を有するＯＰＣ感光体である。この感光体１については後記（２）項で詳述する。
【００６９】
感光ドラム１は中心支軸を中心に矢印の時計方向に所定の周速度、本例では回転速度１００ｍｍ／ｓｅｃをもって回転駆動され、その回転過程において、帯電手段２により本例の場合は負極性の一様な帯電処理、具体的には略−７００Ｖの帯電処理を受ける。本例における帯電手段２は磁気ブラシ方式の接触帯電装置である。この帯電装置２については後記（３）項で詳述する。
【００７０】
そして該回転感光ドラム１の一様帯電面に対して、レーザー走査部（レーザースキャナー）３から出力される、画像読み取り装置ＢからプリンターＡ側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザー光による走査露光Ｌがなされることで、回転感光ドラム１面には画像読み取り装置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。レーザー走査部３については後記（４）項で詳述する。
【００７１】
その回転感光ドラム１面の形成静電潜像が現像装置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。本例の現像装置４は２成分接触現像方式の装置である。この現像装置４については後記（５）項で詳述する。
【００７２】
一方、給紙カセット５内に収納の記録媒体としての転写材Ｐが給紙ローラー５ａにより一枚宛繰り出されてプリンターＡ内に給送され、レジストローラー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ベルト型転写装置６との接触ニップ部である転写部Ｔに給紙される。
【００７３】
転写部Ｔに給紙された転写材Ｐの面に回転感光ドラム１面側のトナー像が転写ベルト６の内側に配設した転写帯電ブレード６ｄにより順次に静電転写される。この転写装置６については後記（６）項で詳述する。
【００７４】
転写部Ｔを通りトナー像の転写を受けた転写材Ｐは感光ドラム１の面から順次に分離されて搬送装置７で定着装置８へ搬送され、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出力される。
【００７５】
本例のプリンターはクリーナーレスシステムの装置であるから、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（クリーナー）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４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。
【００７６】
１７は感光ドラム１の転写装置６による転写部Ｔと帯電装置２による帯電ニップ部ｎとの間において感光ドラム１に近接させて配設した金属板であり、転写残トナーを正規の帯電極性（本例ではマイナス）とは反対極性（プラス）に帯電（あるいは除電）させる働きをする。これについては後記（７）項で詳述する。
【００７７】
（２）感光ドラム１（図２）
像担持体としての感光ドラム（感光体）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。また、ＣｄＳやＳｉ、Ｓｅなど無機物半導体を用いた感光体も使用可能である。望ましくは、有機感光体上にその抵抗が１０^９〜１０^１４Ω・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・アモルファスセレ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。
【００７８】
本例において使用の感光ドラム１は、表面に電荷注入層を設けた、負帯電の有機感光体であり、直径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体（以下、アルミ基体と記す）上に下記の第１〜第５の５つの層を下から順に設けたものである。図２はその層構成模型図である。
【００７９】
第１層１２；下引き層であり、アルミ基体１１の欠陥等をならすために設けられている厚さ２０μｍの導電層である。
【００８０】
第２層１３；正電荷注入防止層であり、アルミ基体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１×１０^６Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ１μｍの中抵抗層である。
【００８１】
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、露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。
【００８２】
第４層１５；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。
【００８３】
第５層１６；電荷注入層であり、絶縁性樹脂のバインダーに導電性粒子１６ａとしてのＳｎＯ_２超微粒子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絶縁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）した粒径約０．０３μｍのＳｎＯ_２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。
【００８４】
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。
【００８５】
（３）帯電装置２（図４〜図６）
本例における帯電装置２は磁気ブラシ方式の接触帯電装置である。図４はその概略構成模型図である。
【００８６】
２１は導電性磁性粒子を担持する粒子担持部材としての回転スリーブ（帯電スリーブ）である。本例の該スリーブ２１は外径１６ｍｍの非磁性スリーブであり、給電電極を兼ね、例えばアルミニウム製である。装置ケーシング（帯電容器）２５内に両端側を回転自由に軸受けさせて配設してある。このスリーブ２１はその前面側を装置ケーシング２５の前面開口部から外側に露呈させてある。
【００８７】
２２は上記スリーブ２１内にほぼ同心に挿入して内包させた磁界発生部材としてのマグネットローラーである。本例のものは４極マグネットローラーであり、非回転に固定したローラーである。
【００８８】
スリーブ２１はこの固定のマグネットローラー２２の外回りを不図示の駆動系により感光ドラム１に対しカウンターの矢印の時計方向に回転駆動される。本実施例においては、感光ドラム１の回転速度１００ｍｍ／ｓｅｃに対し該スリーブ２１は１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転させている。
【００８９】
２３は導電性磁性粒子（磁性キャリア、帯電キャリア、以下、磁性粒子と記す）もしくは該磁性粒子の磁気ブラシ部であり、スリーブ２１の外面にスリーブ内部のマグネットローラー２２の磁気力で磁気拘束させてある。
【００９０】
２４はスリーブ２１上に拘束・保持される磁性粒子の担持量を規制する規制手段としての規制板である。本例においてこの規制板２４は非磁性の剛体ブレードである。該規制板２４は、装置ケーシング２５の前面開口部の上辺側の前面壁に、規制板下辺とスリーブ２１の外面との間に所定の間隙を設定して固定配設してある。
【００９１】
装置ケーシング２５の前面開口部から外側に露呈させたスリーブ部分と感光ドラム１とは所定のギャップ（両者２１・１の最近接位置における間隙寸法）を設定して対向させてある。本例は磁気ブラシ部２３と感光ドラム１との接触部である帯電ニップ部ｎのニップ幅が略６ｍｍになるように調整した。
【００９２】
スリーブ２１の外面に磁気拘束されて付着の磁性粒子２３はスリーブ２１の時計方向への回転とともに同方向に搬送され、規制板２４の下辺とスリーブ２１の外面との間の間隙部を通って装置ケーシング２５の外側に抜け出てスリーブ２１上に層厚規制された磁気ブラシとして保持され、帯電ニップ部ｎへ搬送され、回転感光ドラム１面が磁性粒子の磁気ブラシ部２３で摺擦される。
【００９３】
帯電ニップ部ｎのギャップを通り抜けた磁性粒子はスリーブ２１上に磁気拘束されて保持され引き続くスリーブ２１の回転で装置ケーシング２５内に戻し搬送され、循環的に搬送使用される。
【００９４】
磁気ブラシ部２３にはスリーブ２１を介して帯電バイアス印加電源Ｓ１より所定の帯電バイアス電圧が印加され、回転感光ドラム１面は帯電ニップ部ｎにおいて磁性粒子の磁気ブラシ部２３による摺擦と印加帯電バイアスで、所定の極性・電位に接触帯電処理される。
【００９５】
ａ）印加帯電バイアス
印加帯電バイアスについて、周波数が１０００Ｈｚで矩形状の交番電圧を印加したときの印加バイアスの振幅と１周目帯電電位について図６に示す。
【００９６】
振幅を大きくすることにより、印加バイアスのＤＣ成分と１周目帯電電位の差は小さくなる。さらに詳しく説明すると、帯電装置に印加したバイアスのＤＣ成分をＶｄｃとし、このとき帯電された感光ドラム１上の表面電位をＶｓとすると、これらの差分であるΔＶ＝｜Ｖｄｃ−Ｖｓ｜が略４０Ｖ以下になると帯電の均一性も良好になる。
【００９７】
そこで、本例においては、
直流電圧；−７００Ｖ
交番電圧；矩形状 振幅Ｖｐｐ８００Ｖ 周波数Ｖｆ１０００Ｈｚ
を重畳したバイアスを印加することにより良好な帯電性を得ることが出来た。
【００９８】
本例の場合は前述したように感光ドラム１はその表面に電荷注入層１６を具備させたものであるから、電荷注入帯電により感光ドラム１の帯電処理がなされる。即ち、スリーブ２１に所定の帯電バイアス電圧を印加することにより、磁気ブラシ部２３を構成している磁性粒子から電荷が感光ドラム１上に与えられ、感光ドラム１面が帯電バイアス電圧に対応した電位、本例の場合は上記の印加帯電バイアスのＤＣバイアスに対応してほぼ−７００Ｖに注入帯電方式で接触帯電処理される。
【００９９】
また帯電ニップ部に交番電界を作用することにより、帯電能の向上と、ポジゴーストの防止に効果がある。スリーブ２１は回転速度が速いほど帯電均一性が良好になる傾向にある。
【０１００】
ｂ）磁性粒子
磁気ブラシ部２３を構成させる帯電用磁性粒子としては、平均粒径が１０〜１００μｍ、飽和磁化が２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ^３、抵抗が１×１０^２〜１×１０^１０Ω・ｃｍのものが好ましい。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、抵抗が１×１０^６Ω・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ので、本実施例においては、平均粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ^３、抵抗が５×１０^６Ω・ｃｍの磁性粒子を用いた。
【０１０１】
磁性粒子の抵抗値は、底面積が２２８ｍｍ^２の金属セルに磁性粒子を２ｇ入れた後、６．６ｋｇ／ｍｍ^２で加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定している。
磁性粒子の平均粒径は、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。
【０１０２】
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）６．５ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状の容器に磁性粒子を荷重約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。
【０１０３】
磁性粒子としては、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化、及び抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリア、あるいは、フェライト等のマグネタイト単体表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行なったもの、あるいはフェライト等のマグネタイト単体表面を樹脂でコーティングし抵抗調整を行なったもの等が用いられ得る。
【０１０４】
ｃ）電荷注入帯電
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、本実施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（ＳｎＯ_２）１６ａに電荷を充電して帯電を行なう方式であり、図３の等価回路図のように、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２１〜２３で電荷を充電する理論に基づくものと考えられる。
【０１０５】
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ＳｎＯ_２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、レーザー光によって画像露光Ｌを行なっても、それぞれのＳｎＯ_２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。
【０１０６】
ｄ）分散手段（磁性粒子攪拌部材）
２６は粒子担持部材としてのスリーブ２１に磁気的に拘束されて保持されて循環搬送される磁気ブラシ部２３の導電性磁性粒子を像担持体としての感光ドラム １の幅方向に分散する分散手段であり、本実施例の該分散手段は磁気ブラシ部２３に進入させた突起物である。
【０１０７】
本実施例における該分散手段としての突起物２６は、帯電装置２の装置ケーシング（帯電容器）２５の内壁面に取り付けられたあるいは一体成形された固定の部材であり、スリーブ２１に対向接近させて、図５のように磁気ブラシ部２３の搬送方向に対して垂直な方向（スリーブ２１の長手方向）にほぼ一定の間隔で複数個千鳥配列して具備させてある。各突起物２６の先端側はスリーブ２１の外面に磁気的に拘束されて保持されている磁気ブラシ部２３内に進入した状態にさせてある。
【０１０８】
また上記の各突起物２６は、図５のように、磁気ブラシ部２３の搬送方向に対し上流側から下流側に向かうに従い磁気ブラシ部２３の搬送方向に対して垂直な方向（スリーブ２１の長手方向）に幅が広がってゆく形状（船の舳のような形状）にしてある。
【０１０９】
而して、スリーブ２１の回転に伴い、該スリーブの外周面に磁気的に拘束されて保持されて循環搬送される磁気ブラシ部２３はその搬送移動過程で、該磁気ブラシ部２３内に進入している上記の各突起物２６の船の舳状の先端部で強制的に二股に分けられ、さらに磁気ブラシ部搬送移動方向下流側の各突起物２６の船の舳状の先端部で二股に分けられることで磁気ブラシ部２３の導電性磁性粒子は像担持体としての感光ドラム１の幅方向への分散作用を受ける。この分散作用により、磁気ブラシ部２３に局所的に汚れや異物が付着・混入してもその汚れや異物は磁気ブラシ部の他の部分に分散化される。
【０１１０】
（４）レーザー走査部３（図７）
図７はレーザー走査部（レーザースキャナー）３の概略構成を示すものである。このレーザー走査部３により被走査面１（回転感光ドラム面）をレーザー走査露光Ｌする場合には、まず入力された画像信号に基づき発光信号発生器３１により、固体レーザー素子３２を所定タイミングで明滅（ＯＮ／ＯＦＦ）させる。そして固体レーザー素子３２から放射されたレーザー光は、コリメーターレンズ系３３により略平行な光束に変換され、更に矢印の反時計方向に高速回転する回転多面鏡３４により矢印方向に走査されると共にｆθレンズ群３５（３５ａ・３５ｂ・３５ｃ）により被走査面１にスポット状に結像される。
【０１１１】
この様なレーザー光走査により被走査面１には画像一走査分の露光分布が形成され、更に各走査毎に被走査面１を前記走査方向とは垂直に所定量だけスクロールさせれば、該被走査面１上に画像信号に応じた露光分布が得られる。
【０１１２】
（５）現像装置４（図８）
図８は現像装置４の概略構成を示すものである。本例の現像装置４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の装置である。２成分磁気ブラシ接触現像装置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。
【０１１３】
４１は現像容器、４２は現像剤担持体としての現像スリーブ、４３はこの現像スリーブ４２内に固定配置された磁界発生手段としてのマグネットローラー、４４は現像スリーブ表面に現像剤の薄層を形成するための現像剤層厚規制ブレード、４５は現像剤攪拌搬送スクリュー、４６は現像容器４１内に収容した２成分現像剤であり、非磁性のトナー粒子ｔと磁性のキャリア粒子ｃを混合したものである。
【０１１４】
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に対し最近接距離（隙間）が約５００μｍになるように配置され、該現像スリーブ４２の外面に担持させた現像剤磁気ブラシ薄層４６ａが感光ドラム１の面に接触するように設定されている。この現像剤磁気ブラシ層４６ａと感光ドラム１の接触ニップ部ｍが現像領域（現像部）である。
【０１１５】
現像スリーブ４２は固定配設のマグネットローラー４３の外回りを矢示の反時計方向に所定の回転速度で駆動され、現像容器４１内においてスリーブ外面にマグネットローラー４３の磁力により現像剤４６の磁気ブラシが形成される。その現像剤磁気ブラシはスリーブ４２の回転とともに搬送され、ブレード４４により層厚規制を受けて所定層厚の現像剤磁気ブラシ薄層４６ａとして現像容器外に持ち出されて現像部へ搬送されて感光ドラム１面に接触し、引き続くスリーブ４２の回転で再び現像容器４１内に戻し搬送される。
【０１１６】
即ち、先ず、現像スリーブ４２の回転に伴いマグネットローラー４３のＮ３ 極で汲み上げられた現像剤４６はＳ_２極→Ｎ_１極と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４４によって規制されて、現像スリーブ４２上に現像剤４６の薄層４６ａが形成される。薄層形成された現像剤層４６ａが現像部の現像主極Ｓ_１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層４６ａによって感光ドラム１の静電潜像がトナー像として現像され、その後Ｎ_３極・Ｎ_２極の反発磁界によって現像スリーブ４２上の現像剤は現像容器４１内に戻される。
【０１１７】
現像スリーブ４２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（ＤＣ）及び交番電圧（ＡＣ、交流電圧）の現像バイアスが印加される。
【０１１８】
本例では、
直流電圧；−５００Ｖ
交番電圧；振幅Ｖｐｐ＝１５００Ｖ、周波数Ｖｆ＝２０００Ｈｚ
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４２側の現像剤磁気ブラシ薄層４６ａ中のトナーｔ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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
現像容器４１内の現像剤４６のトナー濃度（キャリアとの混合割合）はトナー分が静電潜像の現像に消費されて逐次減少していく。現像容器４１内の現像剤４６のトナー濃度は不図示の検知手段により検知されて所定の許容下限濃度まで低下すると不図示のトナー補給部から現像容器内の現像剤４６にトナー補給がなされて現像容器４１内の現像剤４６のトナー濃度を常に所定の許容範囲内に保つようにトナー補給制御される。
【０１２２】
本例において用いた２成分現像剤４６は
トナー粒子ｔ；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２０ｎｍの酸化チタンを重量比１％外添したもの
キャリアｃ ；飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ^３の平均粒径３５μｍの磁性キャリア
を重量比６対９４に混合したものである。
【０１２３】
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。
【０１２４】
測定装置としてはコールターカウンターＴＡ−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パー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。
【０１２５】
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ゼンスルホン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加えさらに測定試料０．５〜５０ｍｇを加える。
【０１２６】
試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、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。
【０１２７】
（６）転写装置６
転写装置６（図１）は本例では前述のように転写ベルトタイプである。６ａは無端状の転写ベルトであり、駆動ローラー６ｂと従動ローラー６ｃ間に懸回張設してあり、感光ドラム１の回転方向に順方向に感光ドラム１の回転周速度とほぼ同じ周速度で回動される。６ｄは転写ベルト６ａの内側に配設した転写帯電ブレードであり、転写ベルト６ａの上行側ベルト部分を感光ドラム１に加圧して転写ニップ部Ｔを形成するとともに、転写バイアス印加電源Ｓ３から転写バイアスが印加されることで、転写材Ｐの裏面からトナーと逆極性の帯電を行なう。これにより転写部Ｔを通る転写材Ｐの面に回転ドラム１側のトナー像が順次に静電転写されていく。
【０１２８】
本例においてはベルト６ａとして膜厚７５μｍのポリイミド樹脂からなるものを用いた。
【０１２９】
ベルト６ａの材質としてはポリイミド樹脂に限定されるものではなく、ポリカーボネイト樹脂や、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリウレタン樹脂などのプラスチックや、フッ素系、シリコン系のゴムを好適に用いることができる。厚みについても７５μｍに限定されるわけではなく、大略２５〜２０００μｍ、好ましくは５０〜１５０μｍのものが好適に用いられ得る。
【０１３０】
さらに転写帯電ブレード６ｄとしては、抵抗が１×１０^５〜１×１０^７Ωで、板厚が２ｍｍ、長さ３０６ｍｍのものを用いた。この転写帯電ブレード６ｄに＋１５μＡのバイアスを定電流制御により印加して転写を行った。
【０１３１】
（７）クリーナーレスシステム、ゴースト発生の防止、磁気ブラシ部の局部的トナー汚染の防止
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。この転写残トナーはまず、そのまま帯電装置部を通過させると前述のゴーストが発生してしまう。感光ドラム１に接触させた磁気ブラシ部２３の下を転写残トナーが通過しても、ほとんとの場合前画像の形状を留めたままであり、適正な帯電条件における磁気ブラシの設定下では均一に分散しているようなことはなかった。
【０１３２】
そこで、感光ドラム１の回転に伴い帯電ニップ部（帯電領域）ｎに到達した転写残トナーを磁気ブラシ部２３にとりこみ前画像の履歴を消してしまうことが必要となる。このとき、直流電圧を磁気ブラシ部２３に印加するのみでは磁気ブラシ部へのトナーの取り込みは十分に行なわれないが、交流電圧を印加すると感光ドラム１ー磁気ブラシ部２３間の電界による振動効果によって、磁気ブラシ部２３へのトナーの取り込みが比較的容易に行なわれる。
【０１３３】
しかしながら、帯電ニップ部ｎに到達した転写残トナーの帯電量によっては磁気ブラシ部２３へのトナーの取り込みが非常に困難な場合が生じる。つまり転写残トナーが帯電している以上、磁気ブラシ部２３と感光ドラム１間の電位差や、トナーと感光ドラム間の鏡映力が、磁気ブラシ部へのトナー取り込み性に大きく効いてくるのである。
【０１３４】
ここで、磁気ブラシ部２３への印加電圧に対し、帯電ニップ部ｎを通過する感光ドラム１の表面電位は等しく帯電されることが理想であるが、実際、帯電ニップ部ｎにも幅があり、最終的にはほぼ等しい電位に帯電されるとしても、帯電ニップ部ｎ通過初期には十分な帯電が得られていないため、そこに磁気ブラシ部２３と感光ドラム１との間に電位差が生じている。本実施例の場合、磁気ブラシ部２３に対する印加電圧Ｖｄｃを−７００Ｖと設定しているため、帯電ニップ部通過初期で感光ドラム表面電位がそれより低い領域では、転写残トナーのうち正帯電トナーは磁気ブラシ部方向へ取り込まれ易いが、負帯電トナーは取り込まれない。また、転写残トナーの帯電量が極端に大きく、感光ドラムとの鏡映力が大きすぎても感光ドラム上に残ってしまう。
【０１３５】
よって本来負帯電性のトナーではあるが転写残トナーは正帯電されていることが望ましい。但し正帯電されていなくても、帯電量の絶対値が十分小さければ、磁気ブラシ部によって強制的にかきとられる効果は期待できる。
【０１３６】
実際、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ことも多いが、等しい転写効率であっても、転写電流によって転写残トナーの帯電量分布は大きく異なり、また長期にわたり使用すると現像剤自体が劣化し、転写効率が低下してくるため、負帯電のままドラム上に残るトナー比率も増えてくる。そこで転写電流を強めたり、転写残トナーを反対極性に帯電せしめる手段を持つことが好ましい。
【０１３７】
本実施例では転写部Ｔと帯電ニップ部ｎの間に金属板１７を非接触に配置し、電源Ｓ４からプラス５００Ｖのバイアスを印加した。金属板１７とドラムの間隔は１００〜５００μｍとした。
【０１３８】
この金属板１７にはプラスのバイアスを印加していることにより、該金属板１７の位置を通る転写残トナーのうち、正極性のトナーは通過し、負極性のトナーは一時的にこの金属板表面に捕獲され、除電された後再び感光ドラム１上へ送り出される。この際、積極的に感光ドラム１へ送り出すためのバイアス等を印加しなくても、金属板表面にトナーが蓄積してくると、保持量の限界に達し、除電されたトナーから次々と感光ドラム１上へと戻されてゆく。
【０１３９】
したがって、帯電ニップ部ｎへ至る転写残トナーは帯電極性（マイナス）と逆極性（プラス）のもの、もしくは除電されて帯電量の低いものに限られ、磁気ブラシ部２３にほぼ回収されることになる。この時点で転写残トナーの前画像の履歴は失われ、ゴーストが発生する直接的要因が除去される。
【０１４０】
次の懸念事項は、上記のように転写残トナーが一旦磁気ブラシ部２３に回収されても正帯電されたままであると、磁気ブラシ部２３と感光ドラム１の電位差の関係は前述したとおりであるため吐き出されることなく磁気ブラシ部２３内に蓄積し、トナーの抵抗値等にもよるが、磁気ブラシ部２３に所定量以上のトナーが混入すると、交番電圧を重畳した場合においても帯電能が低下してしまうということである。
【０１４１】
また仮に遠心力等でトナーが磁気ブラシ部２３から感光ドラム１上に吐き出されたとしても、そのトナーは正規の負極性帯電でなければ非画像部において現像装置４で回収されず、残ってしまう。
【０１４２】
そこで、転写残トナーが一旦磁気ブラシ部２３内に取り込まれたら、それが今度は正規の負帯電トナーに転じてはじめて長期安定したクリーナーレスプロセスが完成する。
【０１４３】
これは、トナーと磁気ブラシ部２３を構成する磁性粒子の摩擦帯電系列が、トナーの方が負極性寄りにある組み合わせを設定することにより実現することができる。
【０１４４】
本実施例においては、バインダー樹脂にポリエステルを用いたネガトナーに対し、磁気ブラシ部２３を構成する磁性粒子としてフェライト等のマグネタイト単体表面樹脂でコーティングし抵抗調整を行ったものを用いた。
【０１４５】
この様な構成において、帯電装置２に前記の分散手段としての突起物２６を具備させなかったときは、２〜３万枚の画出し耐久後、ある特定領域のみに画像比率の高い箇所が存在した場合、その部分に対応する磁気ブラシ部分が局部的にトナーで過度に汚染された状態になって該局部的トナー汚染部分のみ帯電性が著しく低下し、画像上にかぶりを生じるようになってしまっていた。
【０１４６】
これに対して本実施例では前述したように図４・図５に示すような分散手段としての突起状の部材２６が配列されていることで、磁気ブラシ部２３の磁性粒子及び混入した転写残トナーは、磁気ブラシ部２３の搬送移動過程でこの部材２６の先端部で強制的に二股に分けられる。さらにその下流側の部材２６で二股に分けられてゆくため、スリーブ上同一地点に存在した磁性粒子はある比率で確実に分散してゆくことになる。つまり磁気ブラシ部２３の磁性粒子の攪拌がなされる。従って磁気ブラシ部２３に局所的に多くの転写残トナーが混入してきたとしても、その一部だけが集中的にトナーに汚染されて、帯電能の低下を招くということが防止できる。
【０１４７】
また、磁気ブラシ部２３をスリーブ２１上に保持・搬送するためのスリーブ内磁極が、ちょうど子分散手段２６のスリーブ２１の最下流位置にある場合、部材間に寄せられた磁性粒子（キャリア）が最も負荷を受けるポイントであり、さらに強い磁力によって搬送性が阻害され、トルクアップにもつながる。これに関連して反発極間に分散手段を配置する構成によりトルクや負荷を減じることができる。そのため、スリーブ内の磁極は分散手段のスリーブの最下流位置にないことが好ましい。
【０１４８】
以上のような構成において、長手方向の幅５ｃｍの黒帯パターン画像を用いて画出し耐久試験を行った。
【０１４９】
従来の構成の場合（分散手段２６を具備させていない場合）、磁気ブラシ部２３は２万枚程度で帯画像部に対応する部分が過度の局部的トナー汚染により該部分のみ帯電能力が低下して、通常画像を形成しても帯部のみかぶりが生じたり、ゴーストが発生したりしていた。
【０１５０】
これに対して本構成（分散手段２６を具備させた構成）により１０万枚の長期に渡り、磁気ブラシ部２３の各部は問題なく逐次転写残トナーの回収、はきだしを続け、局部的な過度のトナー汚染や帯電能の低下もみられず良質な画像出力が安定に維持された。
【０１５１】
磁気ブラシ部２３に取り込まれ、磁性粒子との摩擦帯電等で正規の帯電極性に帯電されて感光体上に吐き出されたトナーはきわめて均一な散布状態にあり、またその量も少量であるため、次の像露光過程に実質的に悪影響を及ぼすことはない。
【０１５２】
そして現像部位に至ったトナーは実質的に全て正規帯電極性（マイナス）のものであり、現像工程において、画像白地部に付着しているものはかぶりとり電界により現像装置４内に回収され（現像同時クリーニング）、画像部に付着のものはその一部が次の画像形成に使用される。
【０１５３】
〈実施例２〉（図９・図１０）
本実施例は上述した実施例１のプリンターについて、次の▲１▼と▲２▼の２点を変更したものである。その他の装置構成には変更はないので再度の説明は省略する。
【０１５４】
▲１▼．分散手段として、突起物２６に代えて、図９・図１０のように、軸２７ｂに沿って複数の小判状のリング（小判状の羽根板）２７ａがそのリングを含む平面が磁気ブラシ担持部材としてのスリーブ２１に対して斜めに取り付けられた羽根板回転軸２７を用いた。
【０１５５】
▲２▼．転写部Ｔと帯電ニップ部ｎの間において転写残トナーを正規の帯電極性（本例ではマイナス）とは反対極性（プラス）に帯電（あるいは除電）させる働きをする金属板１７に代えて、図９のように導電性繊維のブラシ部材１８を用いた。
【０１５６】
分散手段としての羽根板回転軸２７は、装置ケーシング２５内にスリーブ２１に接近させて略平行にしてその両端部を装置ケーシング２５の奥側と手前側の側板間に回転可能に軸受け支持させて配設してあり、各リングが磁気ブラシ部２３内に進入している。羽根板回転軸２７は図９において矢印の反時計方向に不図示の駆動機構により回転駆動される。小判状の各リング２７ａは軸２７ｂに対して４５度の角度で等間隔に取りつけられている。この羽根板回転軸２７の回転により少なくとも各リング２７ａのサイズ幅の間で磁気ブラシ部２３の磁性粒子は往復移動運動して分散作用を受けることになる。
【０１５７】
したがつて、局所的に集中した画像が形成された場合も、磁気ブラシ部２３に混入した転写残トナーはスリーブ２１の長手方向にかきみだされて分散化され、磁気ブラシ部２３の局所的な過度のトナー汚染により、磁気ブラシ部２３が局所的に電位低下することが防止される。
【０１５８】
また上記のブラシ部材１８は、毛足長さが６ｍｍ、導電性機能のレイヨンのブラシ部材であって、転写部Ｔと帯電ニップ部ｎの間において感光ドラム１面にブラシ部を当接させて配設してある。このとき該ブラシ部と感光ドラム１との当接ニップ幅は７ｍｍであった。さらにこのブラシ部材１８に電源Ｓ４によりトナーの正規の帯電極性とは逆のプラス５００Ｖの直流電圧を印加した。
【０１５９】
回転感光ドラム１上の転写残トナーはこのブラシ部材１８のブラシ部に接触する。このブラシ部材１８はプラスのバイアスを印加していることにより、負極性の転写残トナーは一時的にこのブラシ部内に捕獲され、除電された後再び感光ドラム１上へ送りだされる。そのため帯電ニップ部ｎに至る転写残トナーはプラストナーもしくは除電された低帯電量のマイナストナーのみということになり、磁気ブラシ部２３で回収されやすくなる。
【０１６０】
そして回収されたトナーは磁気ブラシ部２３の磁性粒子との接触摩擦により再びマイナスの電荷を帯び、感光ドラム１上へ均一に吐き出されて、現像装置４で現像同時クリーニング（回収）される。
【０１６１】
上記のような構成において、画出し耐久試験を行った結果、１０万枚の長期に渡り、磁気ブラシ部２３は逐次転写残トナーの回収、はぎだしを続け、局所的帯電能の低下もみられず、良質な画像出力が安定に維持された。
【０１６２】
〈実施例３〉（図１１）
本実施例は上述した実施例１または２のプリンターについて、次の▲１▼と▲２▼の２点を変更したものである。その他の装置構成には変更はないので再度の説明は省略する。
【０１６３】
▲１▼．実施例１、２においては、トナー粒子として粉砕法で生成されたトナーを用いたが、本実施例においては、懸濁重合法によって生成された平均粒径６μｍの球形トナーに対して平均粒径２０μｍの酸化チタンを重量比１％外添したものを用いた。また磁気キャリアとしては飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ^３の平均粒径３５μｍの磁気キャリアを用いた。またこのトナーをキャリアを重量比７：９３で混合したものを現像剤として用いた。
【０１６４】
▲２▼．本実施例においては、粒子担持部材としてのスリーブ２１から磁性粒子の磁気ブラシ部２３を剥ぎ取り循環させる手段を具備させた。具体的には、磁性粒子はスリーブ２１に担持される以外に装置内に保持され、該保持された磁性粒子はスリーブ２１に担持される磁性粒子と入れかわる構成にした。スリーブ２１に磁性粒子の磁気ブラシ部２３を磁気的に拘束させて保持させる磁界発生部材としてのマグネットローラー２２は帯電容器内に対向するように同極が並んでいる構成にした。
【０１６５】
分散手段は実施例２の羽根板回転軸２７を用いた。
【０１６６】
而して、重合法で生成されたトナーは球形に近い形状であるため外添剤が均一にコートされる。このため、感光ドラム１に対する離型性が極めてよい。例えば、粉砕トナーと重合トナーで転写効率（紙上に転写された単位面積あたりのトナー量／感光ドラム上の単位面積あたりのトナー量）を比べた場合、粉砕トナーが９０％であったのに対して、重合トナーを用いた場合は９７％と高効率であった。また、かぶりも粉砕トナーと比べると良好であり重合トナーを用いた場合においては、Ｖｂａｃｋ＝ ５０Ｖでもかぶりが防止できた。
【０１６７】
本実施例においては、転写残トナーが極微量であることに加え、高離型性であるため、クリーナーがなく現像時に転写残トナーを回収する構成をとった場合、より回収性が上り画像不良は全く発生しなくなる。
【０１６８】
また高転写効率であるために正規の帯電極性の電荷をもつトナーはほぼ完全に転写されていると思われ、転写残トナーはほとんどが逆極性に帯電されたものとなっており、磁気ブラシ部２３による回収性にも俄然有利である。さらに磁気ブラシ部２３に混入したトナーの磁性粒子からの離型性が良いために、磁気ブラシ部２３からのトナー吐き出しも粉砕トナーの場合より良好に行われる。
【０１６９】
図１１は本実施例で用いた帯電装置２のスリーブ極配置構造も含めた構成断面図である。
【０１７０】
帯電装置２は帯電容器（装置ケーシング）２５にスリーブ２１と攪拌部材２７を有する構成になっている。スリーブ２１内には固定したマグネットローラー２２を内包している。このマグネットローラー２２のＳ１ 極の上部にはスリーブ２１と８００μｍのギャップをおいて規制ブレード２４がもうけられ、この規制ブレード２４の帯電容器側内に留まっている磁性粒子を薄層にスリーブ２１にコーティングする。
【０１７１】
このような磁気ブラシ部材を用いた帯電は本構成のように規制ブレードを用いないでちょうど１周分の磁性粒子をコーティングする構成でも帯電はできるが、多めに帯電容器２５内に担持し規制ブレード２４によってコーティングするようにすれば、磁性粒子が多少漏れてもコーティング量は変わらず、磁性粒子の磁気ブラシ部２３と感光ドラム１の接触部である帯電ニップ部ｎの安定性が得られる。
【０１７２】
また本実施例のようにクリーナーレスの画像形成装置の場合は転写残トナーが磁気ブラシ部２３に侵入することになるので、そのトナーによる磁性粒子の汚染が発生する。この汚染に対しては当然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。しかしこの磁性粒子のトナーによる汚染は規制ブレード２４の上流の磁性粒子留まりでのシェア（磁性粒子（キャリア）にかかる機械的な負荷（圧力））で発生するので、磁性粒子の量を増やすと磁性粒子留まり量が増えてしまい逆にシェアが増加し汚染は良化しない。
【０１７３】
そこでスリーブ２１に担持された磁性粒子をはぎ取って帯電容器２５内に保持するようにし、帯電容器２５に保持された磁性粒子はスリーブ２１上の磁性粒子と入れ替えることにより規制ブレード上流の留まり量を増やすことなく磁性粒子の量を増やすことができ、トナーによる磁性粒子の汚染を抑制し、磁性粒子が多少漏れてもスリーブ２１に対するコーティング量は変わらず、磁性粒子の磁気ブラシ部２３と感光ドラム１の接触部である来電ニップ部ｎの安定性が得られる。
【０１７４】
本実施例では帯電容器２５内で隣接する同磁極Ｎ_３・Ｎ_２によってスリーブ２１に担持された磁性粒子をはぎとっている。スリーブ２１は矢印の時計方向に回転し、磁気ブラシ部２３はＳ_１極が対応している帯電ニップ部ｎにおいて感光ドラム１と接触し帯電がおこなわれる。
【０１７５】
帯電ニップ部ｎを通り過ぎた磁性粒子の磁気ブラシ部２３は搬送極Ｎ_１・Ｓ_２を通過し、帯電容器内に対向するＮ_３極・Ｎ_２極の同極で構成する反発極によって該磁性粒子の磁気ブラシ部２３がスリーブ２１からはぎとられる。はぎとられた磁性粒子は分散手段２７によって攪拌され、Ｎ_２極の磁力によって再びスリーブ２１に担持される。そのため、停滞している磁性粒子が循環し、一部の磁性粒子のみが劣化することを防止することができる。
【０１７６】
またさらに、本発明の目的である磁性粒子の磁気ブラシ部の局所的劣化防止のためのスリーブ長手方向の磁性粒子移動についてはスリーブ２１への保持力がない部分での分散が行えるため、より分散性が高まり、高濃度画像の転写残混入トナーを短時間で装置内磁性粒子全体に分散させることができる。
【０１７７】
上記のような構成において、画出し耐久試験を行った結果、１０万枚の長期に渡り、磁気ブラシ部２３は逐次転写残トナーの回収、はきだしを続け、局所的帯電能の低下もみられず良質な画像を安定に維持した。
【０１７８】
本発明の構成は、前述の実施例１、２、３に限られるものではなく、各種の代替、変更、組み合わせが可能であり、これらはすべて本発明に含まれるものである。
【０１７９】
〈その他〉
１）磁気ブラシ方式の接触帯電装置は、粒子担持部に磁界発生部材が内包され、該磁界発生部材の磁界により粒子担持部材の外周面に導電性磁性粒子が磁気的に拘束されて保持され、該磁界発生部材の回転により粒子担持部材の外周面に保持の導電性磁性粒子が被帯電体との接触部に循環搬送される構成のものとすることもできる。
【０１８０】
即ち、実施例に示した帯電装置２はスリーブ回転−マグネットローラー固定系であるが、スリーブ固定−マグネットローラー回転系、あるいはスリーブ回転−マグネットローラー回転系の装置にすることもできる。
【０１８１】
２）被帯電体あるいは被帯電体としての像担持体は表面に体積抵抗値が１０^９〜１０^１４Ω・ｃｍの材料からなる層を有することで接触注入帯電が支配的となる。
【０１８２】
電荷注入層を用いていない場合でも、例えば電荷輸送層が上記の抵抗範囲にある場合は同等の効果が得られる。像担持体が非晶質のシリコンやセレンを有する表面層からなるものでも同等の効果が得られる。
【０１８３】
被帯電体の帯電は放電現象が支配的な接触帯電系であってもよい。
【０１８４】
３）帯電装置や現像装置に印加する交番電圧（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、直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波であっても良い。このように交番電圧の波形として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。
【０１８５】
４）画像形成装置において、像担持体としての感光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ー走査手段以外にも、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。
【０１８６】
像担持体は静電記録誘電体等であっても良い。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。
【０１８７】
５）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。
【０１８８】
６）転写手段６はベルト転写に限らず、ローラー転写やコロナ放電転写など任意である。
【０１８９】
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であってもよい。
【０１９０】
７）転写部Ｔと帯電ニップ部ｎの間において転写残トナーに接触するファーブラシ部材１８は回転ブラシにすることもできる。ファーブラシ部材以外の接触部材にすることもできる。該ファーブラシ部材１８、ファーブラシ部材以外の接触部材を摩擦帯電系列上、トナーを正規極性とは反対極性に摩擦帯電する材質のものにすることも有効である。
【０１９１】
８）帯電装置２の磁気ブラシ部材、転写残トナーを正規極性とは反対極性に帯電（あるいは除電）する部材１７や１８はそれぞれ像担持体の面移動方向に２つ以上複数配設することもできる。
【０１９２】
部材１７や１８は無しにすることもできる。
【０１９３】
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。
【０１９４】
【０１９５】
【発明の効果】
【０１９６】
以上のように本発明によれば、像担持体の帯電手段として磁気ブラシ方式の接触帯電装置を用いた画像形成装置において、磁気ブラシ部材の局所的汚染を防止して帯電むらに起因する画像不良の発生をなくすととも磁気ブラシ部材の使用寿命を延ばし、長期にわたって安定して良好な画像形成が行なえるようにすることができる。
【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】像担持体としての感光ドラムの層構成模型図
【図３】電荷注入層を有する感光ドラムと接触帯電部材としての磁気ブラシ部材の等価回路図（電荷注入帯電の説明図）
【図４】磁気ブラシ方式の接触帯電装置の概略構成模型図
【図５】磁気ブラシ部の分散手段の斜視図
【図６】磁気ブラシ部材に対する印加帯電バイアスについて、周波数が１０００Ｈｚで矩形状の交番電圧を印加したときの印加バイアスの振幅と１周目帯電電位についてのグラフ
【図７】レーザー走査部（レーザースキャナー）の概略構成模型図
【図８】現像装置の概略構成模型図
【図９】実施例２の画像形成装置の要部（帯電装置部分）の概略構成模型図
【図１０】磁気ブラシ部の分散手段の斜視図
【図１１】実施例３の画像形成装置の要部（帯電装置部分）の概略構成模型図
【図１２】画像形成装置の従来例としての転写式電子写真装置の一例の構成略図
【符号の説明】
Ａ プリンター部
Ｂ 画像読み取り装置（イメージスキャナー）
１ 像担持体（感光ドラム、被帯電体）
２ 磁気ブラシ方式の接触帯電装置
２１ スリーブ（磁気ブラシ担持部材）
２２ マグネットローラー（磁界発生部材）
２３ 磁性粒子もしくは磁気ブラシ部
２４ 磁気ブラシ規制部材
２５ 装置ケーシング（帯電容器）
２６・２７ 分散手段
３ レーザー走査部（レーザースキャナー）
４ 現像装置
５ 給紙カセット
６ 転写装置
７ 搬送装置
８ 定着装置
１７ 金属板
１８ 導電性ブラシ部材
Ｓ１〜Ｓ４ バイアス印加電源

Claims (14)

1. 像担持体と、該像担持体に、電圧が印加された粒子担持部材に磁気的に拘束して保持させた導電性磁性粒子を接触させ、磁性粒子を像担持体との接触部に循環搬送させて像担持体を帯電する接触帯電手段と、該像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書き込み手段と、その静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、そのトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に対するトナー像転写後の像担持体上に残留した転写残トナーを接触帯電手段の帯電極性とは反対極性に帯電する逆帯電手段を有し、前記接触帯電手段が記録媒体に対するトナー像転写後の像担持体上に残留した転写残トナーが回収されていない転写残トナーが存在する状態の像担持体を帯電すると共に接触帯電手段が転写残トナーの回収を行う画像形成装置において、
   磁性粒子のトナーに対する摩擦帯電系列は帯電極性とは反対側であると共に、粒子担持部材に磁気的に拘束されて保持されて循環搬送される導電性磁性粒子を像担持体の幅方向に分散する導電性磁性粒子循環搬送部に位置する突起物を有する分散手段を有し、前記接触帯電手段は導電性磁性粒子を保持させた前記粒子担持部材を内包する帯電容器を有し、前記突起物は前記帯電容器に取り付けられた、あるいは一体成形された固定の部材であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記粒子担持部材が回転体であり、該回転体の外周面に導電性磁性粒子が磁気的に拘束されて保持され、該回転体の回転により磁性粒子が像担持体との接触部に循環搬送されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記粒子担持部材に磁界発生部材が内包され、該磁界発生部材の磁界により粒子担持部材の外周面に導電性磁性粒子が磁気的に拘束されて保持され、該磁界発生部材の回転により粒子担持部材の外周面に保持される磁性粒子が像担持体との接触部に循環搬送さ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. 前記粒子担持部材がスリーブであることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装置。
5. 前記突起物は、磁性粒子の搬送方向に対して垂直な方向にほぼ一定の間隔で配列されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１つに記載の画像形成装置。
6. 前記突起物は、磁性粒子の搬送方向に対し上流側から下流側に向かうに従い磁性粒子の搬送方向に対して垂直な方向に幅が広がってゆく形状であることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１つに記載の画像形成装置。
7. 前記突起物の、磁性粒子の搬送方向に対して最下流に位置する部分が、少なくとも前記導電性磁性粒子を粒子担持部材に磁気的に拘束し搬送する磁界発生部材の磁極上にないことを特徴とする請求項１、２、４ないし６の何れか１つに記載の画像形成装置。
8. 前記突起物は粒子担持部材に対して斜めに配設されていることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１つに記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体が表面に１０^９〜１０^１４Ω・ｃｍの材料からなる層を有することを特徴とする請求項１ないし８の何れか１つに記載の画像形成装置。
10. 前記像担持体が感光体であり、表面に電荷注入層を有することを特徴とする請求項１ないし９の何れか１つに記載の画像形成装置。
11. 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１０の何れか１つに記載の画像形成装置。
12. 前記導電性微粒子がＳｎＯ_２であることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 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１１の何れか１つに記載の画像形成装置。
14. 前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書き込み手段が像露光手段であることを特徴とする請求項１ないし１３の何れか１つに記載の画像形成装置。

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