(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段と、前記静電潜像をトナー像として顕画する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写手段を有し、前記現像手段が、前記転写手段により前記像担持体上のトナー像を記録材に転写した後の像担持体上の残トナーを除去する像担持体清掃手段を兼ねており、像担持体は繰り返して作像に供される、クリーナーレスシステムの画像形成装置であり、
前記帯電手段は、像担持体に接触し、帯電電界が印加される帯電部材を有する接触帯電手段であり、
前記転写手段は、転写電界が印加され、像担持体と転写ニップ部を形成し該転写ニップ部で前記像担持体から前記記録材へトナー像を転写する転写部材を有し、
前記記録材が前記転写ニップ部にないときに、前記転写手段への印加転写電界の出力をトナー像転写時よりも高くすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写手段の転写部材は記録材を担持し前記転写ニップ部に搬送して前記像担持体上のトナー像と接触せしめることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記転写手段の転写部材に付着したトナーを除去する転写部材清掃手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体は、感光層とその上に表面層を有し、該表面層は樹脂および導電性微粒子を有してい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。
【請求項５】
前記導電性微粒子がＳｎＯ２  であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体は、体積抵抗率１０９  〜１０１４Ωｃｍの材質からなる表面層を有してい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。
【請求項７】
前記像担持体は、非晶質のシリコンからなる表面層を有してい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。
【請求項８】
前記帯電部材は磁性粒子を有し、該磁性粒子が前記像担持体に接す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。
【請求項９】
前記帯電部材は導電性の繊維を有し、該導電性の繊維が前記像担持体に接す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。
【請求項１０】
前記現像手段は前記像担持体に対して現像剤を接触させて静電潜像をトナー像として顕画する接触現像方式であ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。
【請求項１１】
前記現像剤はトナー粒子と磁性粒子とを有していることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接触帯電方式・クリーナーレスシステムの複写機・ファクシミリ・プリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置において、回転ドラム型等の電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体（以下、感光体と記す）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が多用されていた。
【０００３】
これはコロナ帯電器を感光体に非接触に対向配設し、コロナ帯電器で発生する放電コロナに感光体表面をさらすことで感光体表面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【０００４】
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、「接触帯電装置」（直接帯電装置）が実用化されてきている。
【０００５】
これは、電圧（帯電電界）を印加した帯電部材を感光体に当接させて感光体表面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【０００６】
接触帯電部材として磁気ブラシを用いる接触帯電装置は、帯電、接触の安定性等の点から好ましく用いられている。この磁気ブラシ方式の接触帯電装置では、導電性の磁性粒子を直接にマグネット、或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、この磁気ブラシを感光体表面に停止或いは回転させながら接触させ、これに電圧を印加することによって、感光体の帯電が開始される。
【０００７】
導電性の繊維をブラシ状にしたもの（ファーブラシ）や、導電性ゴムをロール状にした導電ゴムロールも、接触帯電部材として用いることができる。
【０００８】
また、接触帯電において、感光体に電荷注入層を設け、この感光体に電圧を印加した帯電部材を当接させることで、電荷注入層に電荷を注入して感光体表面を所定の極性、電位に帯電させる注入帯電方式は、帯電部材に対するＡＣ電圧（交番バイアス）重畳の有無に関わらず、印加したＤＣ電圧（直流バイアス）とほぼ同等の感光体の表面電位を得ることができる。このため、感光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、オゾンの発生がなく、かつ低電力消費型帯電が可能となる。
【０００９】
さらに、近年、画像形成装置の小型化、簡易化、或いは環境保全の観点から廃トナーを出さない等の目的で、いわゆる「クリーナーレスシステム」の画像形成装置も実用化されている。
【００１０】
これは、記録材に対するトナー画像転写後の感光体表面からの転写残トナーを除去する専用のクリーニング装置（クリーナー）を省略し、感光体上の転写残トナーを接触帯電装置で一度回収した後、非画像形成時に接触帯電装置から吐き出して現像装置で回収（現像同時クリーニング）するようにしたものである。
【００１１】
現像同時クリーニングは、感光体上の残留トナーを次工程以降の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、潜像を形成し、該潜像の現像時に、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体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。感光体上の残留トナーは現像装置に回収されて次工程以降に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテ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。
【００１２】
このようなクリーナーレスシステムや前記した接触帯電方式を採用することで、小型、簡易で、オゾン発生がなく、低消費電力、廃トナーの出ない画像形成装置を得ることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接触帯電方式・クリーナーレスシステムの簡易、小型の画像形成装置においては、画像比率が高い、或いは記録材の種類・厚みなどによる転写効率の違いによって、転写残トナーが増加することがあり、そのような状態が長く続いた場合には、接触帯電装置の回収能力、現像装置の回収能力が追いつかなくなることがあった。すると、感光体上で回収しきれなかった残トナーが次の画像形成時に出現し、画像不良となってしまう。
【００１４】
そこで本発明は、接触帯電方式・クリーナーレスシステムの画像形成装置について、画像比率が高い、或いは記録材の種類・厚みなどによって転写効率が異なり、たとえ転写残トナーが増加することがあっても接触帯電装置の回収能力を維持し、画像不良を発生しないようにした画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【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。
【００１６】
（１）像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体の帯電面に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段と、前記静電潜像をトナー像として顕画する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写手段を有し、前記現像手段が、前記転写手段により前記像担持体上のトナー像を記録材に転写した後の像担持体上の残トナーを除去する像担持体清掃手段を兼ねており、像担持体は繰り返して作像に供される、クリーナーレスシステムの画像形成装置であり、
前記帯電手段は、像担持体に接触し、帯電電界が印加される帯電部材を有する接触帯電手段であり、
前記転写手段は、転写電界が印加され、像担持体と転写ニップ部を形成し該転写ニップ部で前記像担持体から前記記録材へトナー像を転写する転写部材を有し、
前記記録材が前記転写ニップ部にないときに、前記転写手段への印加転写電界の出力をトナー像転写時よりも高くすることを特徴とする画像形成装置。
【００１７】
（２）前記転写手段の転写部材は記録材を担持し前記転写ニップ部に搬送して前記像担持体上のトナー像と接触せしめることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００１８】
（３）前記転写手段の転写部材に付着したトナーを除去する転写部材清掃手段を有することを特徴とする（１）または（２）に記載の画像形成装置。
【００１９】
（４）前記像担持体は、感光層とその上に表面層を有し、該表面層は樹脂および導電性微粒子を有してい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。
【００２０】
（５）前記導電性微粒子がＳｎＯ２  であることを特徴とする（４）に記載の画像形成装置。
【００２１】
（６）前記像担持体は、体積抵抗率１０９  〜１０１４Ωｃｍの材質からなる表面層を有してい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。
【００２２】
（７）前記像担持体は、非晶質のシリコンからなる表面層を有してい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。
【００２３】
（８）前記帯電部材は磁性粒子を有し、該磁性粒子が前記像担持体に接す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。
【００２４】
（９）前記帯電部材は導電性の繊維を有し、該導電性の繊維が前記像担持体に接す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。
【００２５】
（１０）前記現像手段は前記像担持体に対して現像剤を接触させて静電潜像をトナー像として顕画する接触現像方式であ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。
【００２６】
（１１）前記現像剤はトナー粒子と磁性粒子とを有していることを特徴とする（１０）に記載の画像形成装置。
【００２７】
〈作  用〉
転写ニップ部における像担持体側から記録材面へのトナー像転写後の像担持体表面の転写残トナーは引き続く像担持体の移動に伴い転写ニップ部側から像担持体と接触帯電手段との接触部である帯電領域に持ち運ばれて接触帯電手段に取り込まれる（接触帯電手段へのトナーの一時的回収）。
【００２８】
接触帯電手段へ取り込まれた転写残トナーは、帯電極性が反転していても、接触帯電手段との摺擦により正規帯電トナー化される。
【００２９】
接触帯電手段へ取り込まれて十分に正規帯電トナー化した転写残トナーは静電的に接触帯電手段から像担持体上に徐々に吐き出される。
【００３０】
接触帯電手段から像担持体上に吐き出された正規帯電トナーは像担持体の移動に伴い現像領域部に至り現像手段で回収される。
【００３１】
この場合、現像手段のトナー回収能力が追いつかず、現像手段に回収されるべきトナーが現像手段で回収しきれずに転写ニツプ部に持ち運ばれても、転写手段への印加転写電界の出力をトナー像転写時よりも高くすることで、現像手段で十分に回収されずに転写ニツプ部に持ち運ばれた像担持体上のトナーの大部分は記録材の存在しない転写手段上に転写されて像担持体上から除去される。転写手段上に転写された大部分のトナーは清掃手段によって転写手段上から排除される。
【００３２】
また一方で、転写ニップ部には通常の画像形成時よりも高い転写バイアスが作用してるために、現像手段で回収しきれないで転写ニップ部に至ったトナーのうち転写手段上に転写されずに転写ニップ部を通過後もなお像担持体上に残留したトナーは正規帯電極性とは逆極性の帯電状態になっており、その後、帯電領域部に到達したときには、接触帯電手段に回収される。
【００３３】
したがって、画像比率の高い画像を連続するなどして、接触帯電手段にトナーが大量に混入し、吐き出しシーケンスで現像手段に回収しきれない状態が生じたとしても、次の画像形成で像担持体上に余計なトナーがあることによる画像不良などの不具合を防止することが可能となり、長期にわたって良好な画像形成をおこなうことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
〈実施例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ビームプリンタであり、像担持体（感光体）の帯電手段として磁気ブラシタイプの接触帯電装置を用いた、クリーナーレスシステムの装置である。
【００３５】
Ａはレーザビームプリンタ、Ｂはこのプリンタの上に搭載した画像読み取り装置（イメージスキャナ）である。
【００３６】
（１）画像読み取り装置Ｂ
画像読み取り装置Ｂにおいて、１０は固定の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。
【００３７】
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左辺側のホームポジションから右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ホームポジションに戻される。
【００３８】
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。
【００３９】
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レーザビームプリンタＡに送る。
【００４０】
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。
【００４１】
（２）レーザビームプリンタＡ
レーザビームプリンタ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である。この感光体１は中心支軸を中心に所定の周速度（プロセススピード）をもって矢示の時計方向ａに回転駆動され、その回転過程において、帯電装置３により本例の場合は負極性の一様な帯電処理を受ける。本例における帯電装置３は接触帯電手段である磁気ブラシである。
【００４２】
そして感光体１の一様帯電面に対して、露光装置（レーザ走査装置、レーザスキャナ）１００から出力される、画像読み取り装置ＢからレーザビームプリンタＡ側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光による走査露光Ｌがなされることで、感光体１上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。
【００４３】
感光体１上に形成された静電潜像は現像装置４により順次トナー画像として、本実施例の場合は反転現像される。
【００４４】
一方、給紙カセット４１内に収納された紙などの記録材（転写材）Ｐが給紙ローラ４２により一枚宛繰り出されて給送され、レジストローラ４３により所定のタイミングで、感光体１と転写手段としての転写ベルト装置７の転写ベルト７１との間の転写ニップ部（転写部位）７０に給紙され、記録材Ｐに感光体１上のトナー画像が転写される。
【００４５】
転写ニップ部７０を通りトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは感光体１の面から順次に分離されて定着装置６へ搬送され、トナー画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。
【００４６】
記録材Ｐに対するトナー画像転写後の回転感光体１面は繰り返して作像に供される。
【００４７】
（３）感光体１
像担持体としての感光体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が、望ましくは、有機感光体上にその抵抗が１０９  から１０１４Ω・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（非晶質シリコン）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。
【００４８】
感光体１は、本実施例では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１ａ（図２）上に感光体層１ｂを形成したものであり、所定のプロセススピード（例えば１００ｍｍ／ｃｅｃ）で回転駆動される。
【００４９】
感光層１ｂは本実施例では下記の第１〜第５の５つの層を下から順に設けたものである。
【００５０】
▲１▼．第１層；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２０μｍの導電層である。
【００５１】
▲２▼．第２層；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１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  Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ１μｍの中抵抗層である。
【００５２】
▲３▼．第３層；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。
【００５３】
▲４▼．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１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、第３層（電荷発生層）で発生した正電荷のみを感光体１表面に輸送することができる。
【００５４】
▲５▼．第５層（最表面）；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、ロールコート塗工法、ビームコート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。
【００５５】
（４）帯電装置３（図２）
本例における帯電装置３は接触帯電方式の磁気ブラシ帯電装置（磁気ブラシ）である。本例の磁気ブラシ３は、図２のように、直径１６ｍｍの固定のマグネットローラ３ａと、このマグネットローラ３ａに回転自由に外嵌させた非磁性のＳＵＳスリーブ３ｂと、このスリーブ３ｂの外周面にマグネットローラ３ａの磁力で付着保持させた磁性粒子（磁性キャリア）の磁気ブラシ層３ｃからなるスリーブ回転タイプのものである。
【００５６】
磁気ブラシ層３ｃを構成させる磁性粒子としては、平均粒径１０〜１００μｍ、飽和磁化２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ３  、抵抗１×１０２  〜１×１０１０Ω・ｃｍのものが好ましく、感光体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１×１０６  Ω・ｃｍ以上のものを用いることが好ましい。
【００５７】
磁性粒子の抵抗値は、底面積が２２８ｍｍ２  の金属セルに磁性粒子を２ｇ入れた後、６．６ｋｇ／ｃｍ２  で加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定した。
【００５８】
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、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平均粒径とした。
【００５９】
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、容器内で磁性粒子が動かないようにしてＢ−Ｈカーブから飽和磁化を測定する。
【００６０】
帯電性能をよくするには、できるだけ抵抗の小さいものを用いる方が良いので、本実施例においては平均粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ３  、抵抗５×１０６  Ω・ｃｍのものを用い、これをスリーブ３ｂの外周面に４０ｇ磁気付着させて磁気ブラシ層３ｃを形成した。
【００６１】
磁性粒子の構成としては、樹脂中に磁性材料としてマグネットを分散し導電化、およ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ったもの等が用いられ得る。
【００６２】
磁気ブラシ３は磁気ブラシ層３ｃが感光体１表面に接するように配設されており、磁気ブラシ層３ｃと感光体１との間の接触ニップ部ｎ（帯電ニップ部）の幅は６ｍｍとした。
【００６３】
そして、スリーブ３ｂに帯電バイアス印加電源Ｓ１より所定の帯電バイアスを印加し、スリーブ３ｂを感光体１との接触ニップ部ｎにおいて感光体１の回転方向ａとはカウンター方向（逆方向）となる矢示の時計方向ｂに、例えば感光体の回転速度１００ｍｍ／ｓｅｃに対して周速度１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動させることで、感光体１表面が帯電バイアスの印加された磁気ブラシ層３ｃで摺擦され、感光体１の感光体層１ｂの表面が所望の電位に注入帯電方式で一様に一次帯電処理される。この際、スリーブ３ｂの回転速度を速くすることで、感光体１上の転写残トナーと磁気ブラシ３との接触機会が増えるので、磁気ブラシへの回収性も向上する。
【００６４】
図３は、磁気ブラシ３に周波数１０００Ｈｚで矩形状の交番電圧（交流電圧）Ｖｐｐを印加したときの、印加バイアスの振幅と１周目帯電電位との関係を示したものであり、振幅を大きくすることにより、印加バイアスのＤＣ（直流）成分と１周目帯電電位の差は小さくなる。
【００６５】
さらに詳しく説明すると、磁気ブラシ３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体１上の表面電位をＶｓとすると、これらの差分である電位コントラストΔＶ＝｜Ｖｄｃ−Ｖｓ｜がほぼ４０Ｖ以下になると帯電の均一性も良好になる。
【００６６】
また、この場合も交番電圧を磁気ブラシ３に印加することで、感光体１と磁気ブラシ３間の電界による振動効果により、磁気ブラシ３への転写残トナーの取り込み性が向上する。
【００６７】
そこで、本実施例では、−７００Ｖの直流電圧に対して周波数１０００Ｈｚで矩形状の８００Ｖｐｐの交番電圧を重畳したバイアスを磁気ブラシ３に印加することにより良好な帯電性を得ることができた。
【００６８】
（５）露光装置１００（図４）
図４は、レーザビーム走査露光方式の露光装置（レーザスキャナ）１００の概略構成図である。
【００６９】
この露光装置１００により感光体１表面をレーザ走査露光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１０１により、固体レーザ素子１０２を所定タイミングで明滅（ＯＮ／ＯＦＦ）させる。そして固体レーザ素子１０２から放射されたレーザ光は、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、矢印ｃ方向に高速回転する回転多面鏡１０４により矢印ｄ方向に走査されると共に、ｆθレンズ群１０５ａ・１０５ｂ・１０５ｃにより、感光体１表面にスポット状に結像される。このようなレーザ光走査により感光体１表面には画像一走査分の露光分布が形成され、さらに、各走査毎に感光体１表面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、感光体１表面に画像信号に応じた露光分布が得られる。
【００７０】
即ち、感光体１の一様帯電面に画像信号に対応してＯＮ・ＯＦＦ発光される固体レーザ素子１０２の光を高速で回転する回転多面鏡１０４によって走査することにより回転感光体１面には走査露光パターンに対応した静電潜像が順次に形成されていく。
【００７１】
（６）現像装置４（図５）
一般的に静電潜像の現像方法は、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）と、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）と、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）と、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）との４種類に大別される。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。
【００７２】
本実施例における現像装置４は２成分接触現像装置（２成分磁気ブラシ現像装置）であり、図５はその概略図である。この図において、１１は矢印ｅ方向に回転駆動される現像スリーブ、１２は現像スリーブ１１内に固定配置されたマグネットローラ、１３・１４は撹拌スクリュー、１５は現像剤Ｔを現像スリーブ１１の表面に薄層形成するために配置された規制ブレード、１６は現像容器、１７は補充用トナーホッパー部である。
【００７３】
現像スリーブ１１は、少なくとも現像時においては、感光体１に対し最近接領域が約５００μｍになるように配置され、現像スリーブ１１面に形成された現像剤Ｔの薄層Ｔａが感光体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。
【００７４】
本実施例において用いた２成分現像剤Ｔにおいて、トナー粒子ｔは、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％外添したものを用い、キャリアｃとしては、飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ３  の平均粒径３５μｍの磁性キャリアを用いた。またトナーｔとキャリアｃを重量比６：９４で混合したものを現像剤Ｔとして用いた。
【００７５】
ここで、感光体１表面の静電潜像を、現像装置４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Ｔの循環系について説明する。まず、現像スリーブ１１の回転に伴いＮ３  極で汲み上げられた現像剤Ｔは、Ｓ２  極→Ｎ１  極と搬送される過程において、現像スリーブ１１に対して垂直に配置された規制ブレード１５によって規制され、現像スリーブ１１上に現像剤Ｔの薄層Ｔａが形成される。薄層Ｔａが形成された現像剤Ｔが現像主極Ｓ１  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Ｔによって前記静電潜像を現像し、その後、Ｎ２  極、Ｎ３  極の反発磁界によって現像スリーブ１１上の現像剤Ｔは、現像容器１６内に戻される。
【００７６】
現像スリーブ１１には電源Ｓ２から直流（ＤＣ）電圧及び交流（ＡＣ）電圧が印加される。本実施例では、−５００Ｖの直流電圧と周波数２０００Ｈｚで１５００Ｖの交流電圧が印加される。
【００７７】
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不具合が生じる。このため、通常は現像装置４に印加する直流電圧と感光体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。
【００７８】
（７）転写装置７（図１）
本実施例の転写装置７はベルト転写装置であり、無端状の転写ベルト７１を駆動ローラ７２及び従動ローラ７３間に懸架し、矢印ｆ方向に感光体１の回転周速度とほぼ同じ周速度で回動駆動させる。転写ベルト７１の上行側ベルト部分の途中部を感光体１表面に接触させて転写部位である転写ニップ部７０を形成させている。転写ベルト７１の上行側ベルト部分の内面側の転写ニップ部７０対応位置には転写帯電ブレード７４を接触させて配設してある。
【００７９】
記録材Ｐは、転写ベルト７１の上行側ベルト部分の上面に乗って転写ニップ部７０に搬送される。転写帯電ブレード７４に転写バイアス印加電源Ｓ３から所定の転写バイアスが給電されることで、記録材Ｐの裏側からトナーと逆極性の帯電がなされて感光体１表面のトナー画像が順次記録材Ｐの上面に転写されていく。
【００８０】
本実施例においては、転写ベルト７１として膜厚７５μｍのポリイミド樹脂からなるものを用いた。なお、転写ベルト７１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、これ以外にも、例えばポリカーボネイト樹脂、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。また、厚みについても７５μｍに限定されるわけではなく、２５〜２０００μｍ、好ましくは５０〜１５０μｍのものが好適に用いられ得る。
【００８１】
さらに転写帯電ブレード７４としては抵抗が１×１０５  〜１×１０７  Ωで、板厚が２ｍｍ、長さ３０６ｍｍのものを用いた。本実施例では、転写帯電ブレード７４に１０μＡのバイアスを定電流制御により印加して転写を行った。
【００８２】
このようにして、感光体１表面に形成されたトナー画像は、転写帯電ブレード７４に印加した転写電界によって記録材Ｐ上に転写される。
【００８３】
また、転写ベルト７１は、転写ニップ部７０から定着装置６への記録材Ｐの搬送手段を兼ねさせてあり、転写ニップ部７０を通過した記録材Ｐは、感光体１表面から分離されて転写ベルト７１で定着装置６へ搬送される。
【００８４】
９１と９２は転写ベルト除電器と転写ベルトクリーナであり、転写ベルト駆動ローラ７２の転写ベルト懸回部において記録材Ｐを剥離された転写ベルト外面に作用する。
【００８５】
転写ベルト除電器９１は、接地した導電性ファーブラシによって構成され、これと、同じく接地された転写ベルト駆動ローラ７２との対によって、転写ベルト７１の表裏面電位の除去がなされる。
【００８６】
転写ベルトクリーナ９２は、ウレタンゴムブレードによって構成され、転写ベルト７１の表面の残トナー・紙粉などの付着異物を排除する。
【００８７】
（８）クリーナーレスシステム
転写ニップ部７０における感光体１側から記録材Ｐ面へのトナー画像転写後の感光体１表面の転写残トナーは引き続く感光体１の回転に伴い転写ニップ部７０側から感光体１と接触帯電手段である磁気ブラシ３との接触部である帯電領域ｎに持ち運ばれて、磁気ブラシ３の磁気ブラシ層３ｃに取り込まれる（接触帯電手段へのトナーの一時的回収）。
【００８８】
この場合、交番電圧を磁気ブラシ３に印加すると感光体−磁気ブラシ間の電界による振動効果によって、磁気ブラシ３の磁気ブラシ層３ｃへのトナーの取り込みが容易に行なわれる。
【００８９】
磁気ブラシ３へ取り込まれた転写残トナーは、帯電極性が反転していても、磁気ブラシ層３ｃとの摺擦により正規帯電トナー化（本実施例においては負帯電）される。
【００９０】
磁気ブラシ３へ取り込まれて十分に正規帯電トナー化した転写残トナーは磁気ブラシ３に対する印加電圧との電気的反発力で磁気ブラシ層３ｃから感光体１上に徐々に吐き出される。
【００９１】
磁気ブラシ３から感光体１上に吐き出された正規帯電トナーは感光体１の回転に伴い現像領域部に至り、現像装置４で回収される。
【００９２】
本実施例では、画像形成を終えた感光体１の部分（非画像形成面部分）、或いは連続通紙中で搬送される記録材と記録材の間（紙間）で画像形成を行わない感光体１の部分（非画像形成面部分）について、以下の説明のように吐き出しシーケンスによって、磁気ブラシ３からのトナー吐き出し、及び現像装置４によるトナー回収が行われる。
【００９３】
すなわち、図６の制御タイミングチャートのように、吐き出しシーケンスでは、接触帯電手段である磁気ブラシ３の出力は通常の画像形成時に重畳されている交番電圧（交流電圧）を印加しないような構成とし、現像スリーブ１１に印加する現像バイアスのＤＣ成分は通常の画像形成時の値−５００Ｖよりもその絶対値がやや低くなるような一４５０Ｖ程度を印加するようにした。
【００９４】
このような吐き出しシーケンスを行ったところ、それまで磁気ブラシ３の中で磁性粒子と攪拌されていた回収トナーは摩擦帯電により負極性に帯電しており、交番電圧が作用していないことによって、感光体１の帯電電位と磁気ブラシ３に電位差が生じる状態になっているために、感光体１上へと効果的に吐き出される。
【００９５】
さらに、感光体１上へ吐き出された負帯電したトナーは現像装置４においても、感光体１上の帯電電位に合わせて変化させてあるので、十分なかぶり取り電位が発生し、磁気ブラシ３から吐き出され感光体１上を搬送されてきたトナーは現像装置４に回収される。
【００９６】
しかしながら、画像比率が高い画像を連続して出力するなどして、磁気ブラシ３に蓄積しているトナーが大量であった場合などは、現像装置４に回収されるべきトナーが現像装置４で回収しきれずに転写ニツプ部７０を通過し、再び磁気ブラシ３へと感光体１上を搬送される。
【００９７】
このとき磁気ブラシ３からの吐き出しシーケンスが未だ続いていれば、感光体１上を１周回ってきたトナーは当然ながら磁気ブラシ３には回収されずに、さらに吐き出されてきたトナーと相まって、感光体１上を回り続ける。
【００９８】
以上のような結果、一度現像装置４で回収しきれなかったトナーが存在すると、感光体１上の残トナーは増加し続けることになり、次の画像形成時には画像不良となってしまう。
【００９９】
このようなことが発生しないように、本実施例においては、図６の制御タイミングチャートのように、吐き出しシーケンスに伴って、画像形成を終えた感光体１の部分、或いは連続通紙中で搬送される記録材と記録材の間で画像形成を行わない感光体１の部分について、転写バイアス印加電源Ｓ３から転写帯電ブレード７４に給電される転写バイアスを通常の画像形成時の１０μＡよりもやや高い値１４μＡに設定、印加する。
【０１００】
このように転写バイアスを印加することによって、吐き出しシーケンス時に現像装置４で十分に回収されなかった感光体１上のトナーの大部分（約９０％）は記録材の存在しない転写ベルト７１上に転写される。
【０１０１】
転写ベルト７１上に転写された大部分のトナーはさらに転写ベルト除電器９１を通過し、転写ベルトクリーナ９２によって排除される。
【０１０２】
また一方で、転写ニップ部７０には通常の画像形成時よりも高い転写バイアスが作用してるために、現像装置４で回収しきれないで転写ニップ部７０に至った負帯電のトナーのうち転写ベルト７１上に転写されずに転写ニップ部７０を通過後も感光体１上に残留してたトナーは正帯電状態になっており（図７）、その後、磁気ブラシ３に到達したときには、磁気ブラシ３に回収される結果となる。
【０１０３】
このように本実施例の画像形成装置では、画像比率の高い画像を連続するなどして、接触帯電手段である磁気ブラシ３にトナーが大量に混入し、吐き出しシーケンスで現像装置４に回収しきれない状態が生じたとしても、通常の画像形成時よりも高い、残留トナーの帯電がトナーの正規帯電極性とは逆極性である正帯電になるような転写高圧を印加することによって、再度磁気ブラシ３に到達したときには再回収される構成を採る。
【０１０４】
したがって、次の画像形成で感光体１上に余計なトナーがあることによる画像不良などの不具合を防止することが可能となり、長期にわたって良好な画像形成をおこなうことができる。
【０１０５】
〈実施例２〉
本実施例は、実施例１において、画像形成を終えた感光体１の部分、或いは連続通紙中で搬送される記録材と記録材の間で画像形成を行わない感光体１の部分について、特に積極的に磁気ブラシ３からの吐き出しシーケンスは行わない。すなわち、連続の画像形成時、もしくは、画像形成を終えた後で感光体１や転写ベルト７１がまだ回転しているときでも、接触帯電手段としての磁気ブラシ３、現像装置４に印加されるバイアスは画像形成中と変化はさせない。
【０１０６】
しかし、転写バイアス印加電源Ｓ３から転写帯電ブレード７４に給電する転写バイアスについては、実施例１と同様に、通常の画像形成時の１０μＡよりもやや高い値１４μＡに設定する。
【０１０７】
すなわち、積極的には非画像部でトナーが感光体上に存在することはないはずであるが、「かぶり」が発生してしまった場合などに、トナーを転写ベルト７１側に付着させて感光体上から除去することで接触帯電手段である磁気ブラシ３に大量に混入することを防止し、かつ転写ニツプ部７０を通過した残留トナーについても、正規帯電極性とは逆極性に帯電させて磁気ブラシ３に回収されることを促進する。
【０１０８】
〈その他〉
１）接触帯電手段としての磁気ブラシ３は、マグネットローラ３ａが固定の非磁性スリーブ回転系において述べたが、この構成に限られるものではなく、例えば、同構成でマグネットローラ３ａが回転する系やマグネットローラのみの構成でマグネットローラ自体が回転する系であってもローラ表面を導電性処理をすることにより実現可能である。
【０１０９】
２）接触帯電手段は導電性ゴムや導電性スポンジを用いた帯電ローラやファーブラシ等にすることもできる。
【０１１０】
図８はファーブラシの例である。本例の接触帯電手段としてのファーブラシ３Ａは、外径が１０ｍｍの芯金ローラ３ｄの外周面に、毛足長さが３ｍｍ、植毛密度が１０万本／ｉｎｃｈ２  、抵抗値が１×１０６  Ωの導電性繊維ブラシ層（ファーブラシ層）３ｅを形成した、総外径１６ｍｍののものである。
【０１１１】
このファーブラシ３Ａを、その導電性繊維ブラシ層３ｅを感光体１表面に接触させて配設する。導電性繊維ブラシ層３ｅと感光体１の接触ニップ部ｎの幅は７ｍｍとした。このファーブラシ３Ａを感光体１に対しカウンター方向に、感光体１の回転周速度１００ｍｍ／ｓｅｃに対し２００ｍｍ／ｓｅｃで回転するように構成した。
【０１１２】
そして、該ファーブラシ３Ａに帯電バイアス印加電源Ｓ１より所定の帯電バイアスを印加し回転駆動させることで、回転感光体１表面が帯電電圧の印加された導電性繊維ブラシ層３ｅで摺擦され、感光体１の感光体層１ｂの表面が所望の電位に注入帯電方式で一様に一次帯電処理される。
【０１１３】
３）像担持体としての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、静電記録における誘電体等であってもよい。
【０１１４】
４）また現像方法としては実施形態例においては２成分現像法についてのみ述べたが、他の現像方法でも効果がある。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。
【０１１５】
５）また、現像剤中のトナー粒子として重合トナーを用いた場合には、上記の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現像方法においても充分な回収効果が得られる。
【０１１６】
６）転写手段７はベルト転写装置に限らず、転写ローラ等であってもよい。更には、転写ドラムや転写ベルトや、中間転写体などを用いて、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装置にも適用できる。
【０１１７】
７）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よい。
【０１１８】
８）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、実施例で示したデジタル的な潜像を形成するレーザー走査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やＬＥＤなどの他の発光素子であっても構わないし、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るなら構わない。
【０１１９】
被帯電体が感光体でなく、静電記録誘電体などである場合にはその面を所定の極性・電位に一様に帯電した後、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画像情報の静電潜像を書き込み形成する。
【０１２０】
９）交番電圧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よい。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。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、接触帯電方式・クリーナーレスシステムの画像形成装置について、画像比率の高い画像を連続するなどして、接触帯電手段にトナーが大量に混入し、吐き出しシーケンスで現像手段に回収しきれない状態が生じたとしても、次の画像形成で像担持体上に余計なトナーがあることによる画像不良などの不具合を防止することが可能となり、長期にわたって良好な画像形成をおこなうことができる。
【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図
【図２】接触帯電装置としての磁気ブラシの概略図
【図３】磁気ブラシに対する印加交番電圧と帯電電位との関係を示す図
【図４】露光装置（レーザスキャナ）の概略図
【図５】現像装置の概略図
【図６】制御タイミングチャート
【図７】転写バイアスとトナー帯電量を示す図
【図８】接触帯電装置としてのファーブラシの概略図
【符号の説明】
１    感光体（像担持体）
３    磁気ブラシ（接触帯電手段）
４    現像装置（現像手段）
６    定着装置
７    転写装置
７１    転写ベルト（記録材担持体）
９１    転写ベルト除電器
９２    転写ベルトクリーナ（記録材担持体清掃手段）
１００    露光装置
【図１】
0003630998.tif 000002
【図２】
0003630998.tif 000003
【図３】
0003630998.tif 000004
【図４】
0003630998.tif 000005
【図５】
0003630998.tif 000006
【図６】
0003630998.tif 000007
【図７】
0003630998.tif 000008
【図８】
0003630998.tif 000009