画像形成装置

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【発明の名称】	画像形成装置
【発明者】	【氏名】橋本浩一【住所又は居所】東京都大田区下丸子３丁目３０番２号キヤノン株式会社内
【要約】	【課題】現像同時クリーニング動作を行う画像形成装置において、転写材の種類によって、転写残現像剤である逆極性トナーが転写材に接触転写され、カブリ不良画像が形成される現象を軽減する。【解決手段】像担持体１の一次帯電を行う帯電装置２、静電潜像を形成する静電潜像形成手段３、トナーを含む現像剤４ｆを収容し、静電潜像を現像する現像装置４、その現像剤像を転写材Ｐに転写する転写装置５を具備した画像形成装置において、転写装置５による転写後に像担持体１表面に残留した転写残現像剤を、帯電装置２の帯電部材２Ａに回収し、次いで帯電部材２Ａに回収した転写残現像剤を像担持体１上に吐出し、次いで像担持体１上に吐出した転写残現像剤を現像装置４にて回収する画像形成装置であって、複数の画像形成モードが切り替え可能であり、画像形成モードに基づいて、現像装置４内に収容された現像剤４ｆにおけるトナー濃度を変更する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】像担持体と、該像担持体に当接する帯電部材を有し、該帯電部材に帯電バイアスを印加して前記像担持体の帯電を行う帯電装置と、該帯電装置によって帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤を収容し、前記像担持体上に形成された前記静電潜像を前記現像剤にて現像して現像剤像を形成する現像装置と、前記像担持体表面の前記現像剤像を転写媒体に転写する転写装置と、を具備する画像形成装置において前記転写装置による転写後に前記像担持体表面に残留した転写残現像剤を、前記帯電装置の前記帯電部材に回収し、次いで前記帯電部材に回収した前記転写残現像剤を前記像担持体上に吐出し、次いで該像担持体上に吐出した前記転写残現像剤を前記現像装置にて回収する画像形成装置であって、複数の画像形成モードが切り替え可能であり、該画像形成モードに基づいて、前記現像装置内に収容される前記現像剤におけるトナー濃度を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記転写装置が、前記転写媒体としての転写材を搬送する転写材担持体と、該転写材担持体を帯電する転写帯電装置と、を有し、前記像担持体表面の前記現像剤像を前記転写材担持体が搬送する転写材に転写することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記転写装置が、前記転写媒体としての中間転写体と、該中間転写体を帯電する転写帯電装置と、を有し、前記像担持体表面の前記現像剤像を前記中間転写体に転写し、該中間転写体に転写された前記現像剤像を転写材に転写することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項４】前記画像形成モードは、転写材の種類によって、切り替えられることを特徴とする請求項１、２又は３の画像形成装置。
【請求項５】前記画像形成モードは、前記現像装置が収容する前記現像剤のトナー濃度が所定トナー濃度である場合において、前記像担持体上の前記転写残現像剤が付着しない転写材を使用する第１画像形成モードと、前記像担持体上の転写残現像剤が付着する転写材を使用する第２画像形成モードと、が切り替えられ、前記第１画像形成モードを選択したときは、前記現像装置が有する前記現像剤におけるトナー濃度を前記所定トナー濃度とし、前記第２画像形成モードを選択したときは、前記現像装置が有する前記現像剤におけるトナー濃度を、前記所定トナー濃度よりも低くすることを特徴とする請求項４の画像形成装置。
【請求項６】前記第２画像形成モードを選択したときは、更に、転写材上に画像を形成する前に、前記現像装置によって前記静電潜像を現像し、転写材以外の部材に転写する現像剤像を前記像担持体上に形成して、前記現像装置内のトナーを消費し、前記現像装置内の前記現像剤のトナー濃度を低くすることを特徴とする請求項５の画像形成装置。
【請求項７】更に、前記画像形成モードに基づいて、プロセス速度を変化させることを特徴とする請求項１～６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記画像形成モードは、前記現像装置が有する前記現像剤のトナー濃度が所定トナー濃度である場合において、前記像担持体上の前記転写残現像剤が付着しない転写材を使用する第１画像形成モードと、前記像担持体上の転写残現像剤が付着する転写材を使用する第２画像形成モードと、が切り替えられ、前記第１画像形成モードを選択したときは、前記現像装置が有する前記現像剤におけるトナー濃度を前記所定トナー濃度とし、前記第２画像形成モードを選択したときは、前記現像装置が有する前記現像剤におけるトナー濃度を、前記所定トナー濃度よりも低くし、更に、前記第１画像形成モードを選択したときよりも、前記プロセス速度を遅くすることを特徴とする請求項７の画像形成装置。
【請求項９】前記帯電部材が、磁性粒子と磁性粒子担持体とを有することを特徴とする請求項１～８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記像担持体が、電荷注入帯電性であることを特徴とする請求項１～９のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記像担持体が、絶縁性のバインダー中に導電性微粒子を分散させた電荷注入層を表面に有する電子写真感光体であることを特徴とする請求項１～１０のいずれかの項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、クリーナーレスプロセスの転写式画像形成装置に関する。
【０００２】より詳しくは、像担持体に現像剤像が形成され、転写装置により転写されずに像担持体表面に残留した転写残現像剤の除去を、像担持体にクリーニング装置（クリーナー）を設けずに、転写残現像剤を像担持体に当接する帯電部材に一旦回収させ、その回収現像剤を帯電部材から吐き出させて現像装置にて再回収させる方式の、複写機・プリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】近年、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置は小型化が進んできたが、帯電・露光・現像・転写・定着・クリーニング等の画像形成プロセスの各手段・機器の各々が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。
【０００４】そこで、像担持体に対向する、ブレード状やブラシ状であるクリーニング装置（クリーナー）を取り外し、像担持体である感光体上の転写残現像剤を、現像装置によって「現像同時クリーニング」で感光体上から除去し、現像装置に回収・再用する装置構成にした「クリーナーレスプロセス」の画像形成装置が出現している。
【０００５】しかし、クリーナーレスプロセスでは、転写残現像剤の上から感光体の帯電動作を行うときに、感光体の電位が不均一になり易い。
【０００６】そこで、先ず、こうしたクリーナーレスプロセスを採用した画像形成装置における、像担持体を帯電する帯電装置、特に接触帯電装置について、説明する。
【０００７】電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置において、電子写真感光体や静電記録誘電体等の像担持体、その他の被帯電体を所定の極性・電位に帯電処理する帯電装置としては、従来より一般にコロナ帯電装置が使用されてきた。
【０００８】コロナ帯電装置は、ここでは感光体に非接触に対向配置して、コロナ帯電装置から放出されるコロナに感光体面をさらして、その感光体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【０００９】しかし、近年は、上記の非接触タイプのコロナ帯電装置に比べて、低オゾン・低電力等の利点を有することから、被帯電体としての感光体に電圧（帯電バイアス）を印加した帯電部材（接触帯電部材）を当接させて、その感光体面を所定の極性・電位に帯電させる接触方式の帯電装置つまり接触帯電装置の実用化がなされてきている。
【００１０】特に、接触帯電部材として、導電ローラ（帯電ローラ）を用いたローラ帯電方式のローラ帯電装置が、帯電の安定性という点から好ましく用いられている。
【００１１】他に、導電性の繊維をブラシ状に形成具備させたもの（ファーブラシ帯電部材、帯電ファーブラシ）、導電性ゴムをブレード状にした導電ゴムブレード（帯電ブレード）等も、接触帯電部材として好ましく用いられている。
【００１２】又、接触帯電部材として、磁性粒子を担持体に磁気拘束させた磁気ブラシ部を具備させた磁気ブラシ帯電部材（帯電磁気ブラシ）を用い、磁気ブラシ部を感光体に接触させる磁気ブラシ帯電方式の磁気ブラシ帯電装置も、帯電の安定性という点から好ましく用いられる。
【００１３】磁気ブラシ帯電装置とは、導電性の磁性粒子を、直接にマグネットに、或いはマグネットを内包するスリーブ等の磁性粒子担持体に、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、停止或いは回転させて磁気ブラシ部を感光体に接触させ、これに電圧を印加することによって感光体の帯電を開始させる。
【００１４】又、こうした接触帯電装置の帯電機構（帯電のメカニズム、帯電原理）には、コロナ帯電系と電荷注入（直接帯電）系の２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的であるかにより各々の特性が現われる。
【００１５】コロナ帯電系は、接触帯電部材と感光体との微小間隙に生じるコロナ放電現象による放電生成物で、感光体表面が帯電する系である。コロナ帯電は、接触帯電部材と感光体に一定の放電閾値を有するため、帯電電位より大きな電圧の帯電バイアスを接触帯電部材に印加する必要がある。又、この接触帯電装置のコロナ帯電系のものは、いわゆる非接触タイプのコロナ帯電装置に比べれば、発生量は格段に少ないが放電生成物を生じる。
【００１６】電荷注入帯電系は、感光体表面が電荷注入帯電性であり、接触帯電部材から感光体に直接に電荷が注入されて感光体表面が帯電する系である。
【００１７】即ち、中抵抗の接触帯電部材が感光体表面に接触して放電現象を介さないで、つまり、放電を基本的に用いないで、感光体表面に直接電荷注入を行うものである。よって、接触帯電部材への帯電バイアスの帯電バイアスの印加電圧が放電閾値以下の印加電圧であっても、感光体を印加電圧相当の電位に帯電することができる。
【００１８】この電荷注入帯電系はイオンの発生を伴わない。しかし電荷注入帯電であるため、接触帯電部材の感光体への接触性が帯電性に大きく効いてくる。そこで、この電荷注入帯電系は、接触帯電部材がより密に構成し、又、感光体との速度差を多く持ち、より高い頻度で感光体に接触する構成をとる必要がある。
【００１９】こうした条件に適した接触帯電部材を用いる帯電装置として、特に磁気ブラシ帯電装置が、安定した帯電を行なうことができる。
【００２０】磁気ブラシ帯電装置による電荷注入帯電機構は、後述において、図４を用いて説明するように、抵抗とコンデンサーの直列回路機構と等価であると見ることができる。例えば、感光体の表面に導電性微粒子であるＳｎＯ₂等を含有する電荷注入層が設けられ、それらがコンデンサーの電極の役割を果たす。ここに導電性の接触帯電部材を当接させ、帯電バイアスを印加することによって、通常のコンデンサー同様に、電極に電荷を注入することができる。理想的な帯電プロセスでは、感光体表面のある点が磁気ブラシと接触している時間（帯電ニップ×感光体の周速）に、こうしたコンデンサーが充電されると考えられ、従って、感光体表面電位が印加電圧とほぼ同値になる。
【００２１】こうした帯電機構を用いた電荷注入帯電方式（注入帯電方式）には、導電性の接触部材に帯電バイアスを印加することで、感光体の表面にあるトラップ準位に電荷を注入して感光体の接触帯電を行う方法や、又、感光体としては、通常の有機感光体上に上記のＳｎＯ₂のような導電性微粒子を分散させた表層（電化注入層）を有するものの他に、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被帯電体表面に得ることが可能である（特開平６－３９２１号公報）。
【００２２】注入帯電方式は、環境依存性が少ないだけでなく、放電を用いないため、接触帯電部材に対する印加電圧は感光体電位と同程度で十分であり、又、オゾンを発生しない利点があり、完全なオゾンレス且つ低電力消費型帯電が可能となる。
【００２３】次に、こうした帯電装置を用いた像担持体に残留した現像剤を除去するクリーニング動作、特にトナーリサイクルプロセスについて説明する。
【００２４】クリーナーレスプロセスでは、転写残現像剤の上から感光体の帯電動作を行うときに、感光体の電位が不均一になり易いが、上記に説明した注入帯電方式の接触帯電装置を用いることで、その問題は解決される。
【００２５】注入帯電方式の接触帯電装置、特に磁気ブラシ帯電装置を用いることで、画像形成中は転写残現像剤を上記の導電性接触帯電部材で掻き取ると同時に感光体を帯電し、画像形成以外の時間に、接触帯電部材に蓄積した転写残現像剤を感光体上に吐き出し、そのトナーを現像装置で再び回収することができる。
【００２６】よって、転写残現像剤の上から感光体を帯電することがないので、感光体の電位を均一にでき、感光体の次周に前周の画像が出てしまう不良画像、いわゆるゴーストの発生の無いクリーナーレスプロセスを実現することが可能となる。
【００２７】これらのブラシ帯電装置は、他に、導電性の繊維をブラシ状に形成具備させたもの（ファーブラシ帯電部材、帯電ファーブラシ等も、接触帯電部材として好ましく用いられているが、これらの導電性の接触帯電部材として、ファーブラシは長期使用、長期放置による毛倒れが生じた場合、帯電性が悪化してしまうのに対し、磁性粒子を用いた磁気ブラシ帯電部材では、そのような現象は起きず、磁性粒子が感光体に接触する密度がファーブラシよりも多いため、安定に且つ均一な帯電を行うことが可能となる。
【００２８】又、磁気ブラシの方が表面積が大きく転写残現像剤の保持量も多いため、クリーナーレスプロセスには有利である。
【００２９】ところが、上述のクリーナーレスプロセスにおいては、転写残現像剤の帯電極性が感光体の帯電極性と同極の場合、つまり正規極性の場合（ここでは負極とする）は、電荷注入系帯電装置での回収が困難となり、転写残現像剤が帯電装置をすり抜けてしまい、それによるゴーストが発生しがちである。
【００３０】これを防止する方法として、感光体周辺において転写装置と帯電装置との間に、つまり、前周の画像の転写残現像剤が搭載されている部分において、転写残現像剤の極性を（ここでは正極へ）反転させる現像剤極性調節部材（以下、「調節部材」と称す。）を設ける方法が知られている。
【００３１】この調節部材として、導電性のブラシや弾性体が挙げられ、それらを感光体に当接させ、帯電装置における帯電極性に対して逆極性（正極）の電圧を印加することで、転写残現像剤を逆極性（正極）に逆転させる。例えば、調節部材として導電性ブラシ（調節ブラシ）を用いた場合は、正規極性（負極）の転写残現像剤を一時的に調節ブラシの中に取り込み、逆極性（正極）に帯電してから再び感光体上に出すため、ゴーストの発生を効率良く防ぐことができる。調節ブラシから感光体に吐出した転写残現像剤は、その後注入帯電装置内に取り込まれるが、取り込まれた転写残現像剤中のトナー（回収トナー）は、磁性粒子との摩擦帯電により再び正規極性（負極）に帯電される。
【００３２】正規極性（負極性）に帯電された帯電装置内の回収トナーは、帯電バイアスのＤＣ成分値と感光体電位との電位差により、感光体表面に吐き出されていく。
【００３３】ここで、帯電バイアスＤＣ成分値と感光体電位間の電位差は、帯電バイアスに重畳している交流のピーク間電圧に依存しており、ピーク間電圧が大きいほど感光体電位における収束性が良くなり、電位差が小さくなる。
【００３４】この性質を利用して、画像形成中はピーク間電圧を大きくして画像に影響を出さないようにするため帯電装置内トナーを吐き出さず、紙間や後回転などの非画像形成時にピーク間電圧を小さくして帯電装置内トナーを積極的に吐き出し、帯電装置内トナー量を低く保つことができる。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述のクリーナーレスプロセスにおいて、回収トナーの帯電量コントロールに最も優れた磁気ブラシ注入帯電においても、帯電装置内の回収トナーの帯電極性を摩擦帯電によりすべて正規極性に保つことは困難であり、若干は逆極性の回収トナーが存在する。
【００３６】特に調節部材にて逆極性に帯電した後の転写残現像剤を回収したときは逆極性トナーが存在しやすい。
【００３７】この逆極性の回収トナーは、帯電された感光体電位に対して逆極性であるため、帯電電位が収束する画像形成中に電気的な力により感光体表面に付着してしまう。図７の感光体表面電位とトナーの挙動を示す説明図のように、感光体の帯電電位の領域に付着した逆極性のトナーＴ１は、現像装置において現像バイアスがかけられても感光体方向への力が働くため回収されず、そのまま転写部まで到達してしまう。
【００３８】逆極性トナーＴ１は、転写バイアスと同極性であるため転写材上には現れにくく、再び帯電装置で回収されることが多いが、転写材の表面性（平滑性、付着性）によっては、電気的な力に逆らって、転写材上に逆極性トナーが転写されてしまう（接触転写）。この場合、白地部にトナーが存在するカブリ不良画像が発生する。
【００３９】こうした、表面の付着性が高く、カブリが生じやすい転写材としては、ベック平滑度が１００秒以上であるようなコート紙が挙げられる。又、熱容量の大きい坪量１００～１６０ｇ／ｍ²の厚口の紙等を用いる時、定着を性確保するために定着速度を通常時よりも遅くすることに伴い、転写の速度も遅くすると、逆極性トナーがより接触転写しやすくなる。
【００４０】逆極性トナーは、転写材に転写されない限り再び帯電装置で回収されるため、画像形成回数（プリント枚数）と共に蓄積する傾向にあり、逆極性トナーを接触転写してしまう転写材を用いたときにカブリが非常に悪くなり、その傾向は画像形成回数とともに強くなる。
【００４１】又、帯電装置内の逆極性トナーを無くすため、帯電装置内の磁性粒子とトナーの攪拌を強化する方法もあるが、攪拌手段などにより帯電装置が大型化するためクリーナーレスのメリットである省スペースの実現が困難となる。
【００４２】又、現像装置内にもに逆極性トナーが蓄積される。それらは現像剤の帯電性能が高い初期には正規極性に摩擦帯電できるが、長期にわたる使用によりその帯電性能は低下し、現像装置内にも更に逆極性トナーが増える。
【００４３】更に、複数のプロセス速度を持つ装置においては、現像装置の駆動もプロセス速度に応じて変化するため、現像装置の駆動が通常よりも遅くなると、現像装置の攪拌能力が低下するので、より逆極性トナーが蓄積されやすい。これを避けるため、現像装置の駆動はプロセス速度に依存させずに、一定にさせると、現像剤の劣化が激しくなり、寿命が短くなってしまう。
【００４４】従って、本発明の目的は、像担持体のクリーニング装置を設けないクリーナーレスの画像形成装置であって、転写残現像剤を帯電装置に取り込み、再びそれを像担持体に吐出した後に現像装置に回収する、現像同時クリーニング動作を行う画像形成装置において、転写材の種類によって、帯電装置、現像装置に蓄積した転写残現像剤である、像担持体の帯電極性に対して逆極性に帯電した逆極性トナーが転写材に接触転写され、カブリ不良画像が形成される現象を軽減した画像形成装置を提供することである。
【００４５】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、該像担持体に当接する帯電部材を有し、該帯電部材に帯電バイアスを印加して前記像担持体の帯電を行う帯電装置と、該帯電装置によって帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤を収容し、前記像担持体上に形成された前記静電潜像を前記現像剤にて現像して現像剤像を形成する現像装置と、前記像担持体表面の前記現像剤像を転写媒体に転写する転写装置と、を具備する画像形成装置において前記転写装置による転写後に前記像担持体表面に残留した転写残現像剤を、前記帯電装置の前記帯電部材に回収し、次いで前記帯電部材に回収した前記転写残現像剤を前記像担持体上に吐出し、次いで該像担持体上に吐出した前記転写残現像剤を前記現像装置にて回収する画像形成装置であって、複数の画像形成モードが切り替え可能であり、該画像形成モードに基づいて、前記現像装置内に収容される前記現像剤におけるトナー濃度を変更することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００４６】本発明の一実施態様によると、前記画像形成モードは、転写材の種類によって、切り替えられ、その時に、前記画像形成モードは、前記現像装置が収容する前記現像剤のトナー濃度が所定トナー濃度である場合において、前記像担持体上の前記転写残現像剤が付着しない転写材を使用する第１画像形成モードと、前記像担持体上の転写残現像剤が付着する転写材を使用する第２画像形成モードと、が切り替えられ、前記第１画像形成モードを選択したときは、前記現像装置が有する前記現像剤におけるトナー濃度を前記所定トナー濃度とし、前記第２画像形成モードを選択したときは、前記現像装置が有する前記現像剤におけるトナー濃度を、前記所定トナー濃度よりも低くする。
【００４７】本発明の他の実施態様によると、前記第２画像形成モードを選択したときは、更に、転写材上に画像を形成する前に、前記現像装置によって前記静電潜像を現像し、転写材以外の部材に転写する現像剤像を前記像担持体上に形成して、前記現像装置内のトナーを消費し、前記現像装置内の前記現像剤のトナー濃度を低くする。
【００４８】本発明の他の態様によると、前記帯電部材が、磁性粒子と磁性粒子担持体とを有すことが好ましく、前記像担持体が、電荷注入帯電性であり、更に、前記像担持体が、絶縁性のバインダー中に導電性微粒子を分散させた電荷注入層を表面に有する電子写真感光体であることが好ましい。
【００４９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００５０】実施例１先ず、本発明に係る画像形成装置の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の本実施例の概略構成図を示す。本実施例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、電荷注入帯電方式、クリーナーレスプロセスのレーザービームプリンターである。
【００５１】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、本実施例のドラム状の感光体（感光ドラム）１は、後に詳しく説明するように、負帯電性・電荷注入帯電性のＯＰＣ感光体（有機光導電性感光体）であり、矢示の時計方向Ａに１５０ｍｍ／ｓｅｃ．のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００５２】感光ドラム１の面を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電装置としては、本実施例では、接触帯電装置である磁気ブラシ帯電装置２が設けられ、回転する感光ドラム１の面は、磁気ブラシ帯電装置２により、直接に電荷が注入され、ほぼ－７００ｖに電荷注入帯電方式で、一様に帯電処理される。
【００５３】尚、本明細書においては、この帯電装置２による、画像形成時における静電潜像形成前の感光ドラム１に対する帯電を、他の装置による非画像形成時の残留現像剤に対する帯電と区別するため、「一次帯電」と称す。
【００５４】静電潜像形成手段である画像情報露光手段（露光装置）としては、本実施例では、レーザービームスキャナー３が設けられる。このレーザービームスキャナー３は、半導体レーザー、ポリゴンミラー、Ｆ－θレンズ等を有し、ＣＣＤ等の光電変換素子を有する原稿読み取り装置、電気計算機、ワードプロセッサー等の不図示のホスト装置から入力される、目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザー光Ｌを射出して、回転感光ドラム１の一様帯電処理面をレーザー光走査露光する。このレーザー光走査露光により、回転感光ドラム１の周面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００５５】現像剤４ｆとしては、本実施例では、転写残現像剤となって感光ドラム１に残留するトナーが少なくなるように重合法で作成した高離型性球形トナー（トナー）と、磁性キャリア（キャリア）と、を混合した二成分現像剤を収容した二成分接触現像方式の現像装置４を備えている。そして、この現像装置４によって、回転感光ドラム１面に形成された静電潜像を現像剤像（トナー像）として反転現像させている。
【００５６】感光ドラム１の下側には、転写装置５が配置されており、本実施例では、転写装置５は転写ベルトタイプであり、無端状の転写材担持体である転写ベルト（例えば、膜厚７５μｍのポリイミドのベルト）５ａが、駆動ローラ５ｂと従動ローラ５ｃ間に懸回張設されていて、感光ドラム１の回転方向に順方向に感光ドラム１の回転速度とほぼ同じ周速度で回動される。転写ベルト５ａの内側に配設した、転写帯電装置を構成する導電性ブレード５ｄが、転写ベルト５ａの上行側ベルト部分を感光ドラム１の下面部分に加圧して転写部位としての転写ニップ部ｔを形成している。導電性ブレード５ｄは、転写バイアス印加電源Ｅ５と共に転写帯電装置を構成している。
【００５７】給紙カセット６に、紙等の転写材Ｐを積載収納しておき、給紙ローラ７の駆動により給紙カセット６内に積載収納された転写材Ｐが１枚分離給しされ、搬送ローラ８等を備えたシートパス９を通って所定の制御タイミングにて回転感光ドラム１と転写装置５の転写ベルト５ａとの間の転写ニップ部ｔに給送される。
【００５８】転写ニップ部ｔに給送された転写材Ｐは、回転感光ドラム１と転写ベルト５ａの間を挟持搬送され、その間、導電性ブレード５ｄに転写バイアス印加電源Ｅ５から所定の転写バイアスが印加されて、転写材Ｐの裏面から現像剤中のトナーと逆極性の帯電がなされる。これにより、転写ニップ部ｔを通る転写材Ｐの表面側に回転感光ドラム１面側のトナー像が順次に静電転写されていく。
【００５９】転写ニップ部ｔを通って、トナー像の転写を受けた転写材Ｐは回転感光ドラム１面から順次に分離されて、シートパス１０を通って定着装置（例えば熱ローラ定着装置）１１に導入されて、トナー像の定着処理を受けてプリントアウトされる。
【００６０】又、本実施例のプリンタは、クリーナーレスプロセスを採用したものであるので、転写ニップ部ｔで転写材Ｐに転写されずに回転感光ドラム１の表面に残った転写残現像剤を除去する専用のクリーニング装置（クリーナー）は配置していない。
【００６１】転写残現像剤は、後述するように、引き続く感光ドラム１の回転で磁気ブラシ他電方式を用いた帯電装置（磁気ブラシ帯電装置）２の位置に至り、図３に示す感光ドラム１に接触している接触帯電部材としての磁気ブラシ２Ａの磁気ブラシ部２ｃに一時的に回収され、その回収トナーが再び感光ドラム１面に吐き出されて、最終的に現像装置４に回収され、感光ドラム１は繰り返して画像形成に供される。
【００６２】ここで、転写装置５と磁気ブラシ帯電装置２との間において、感光ドラム１に当接させ、ＡＣバイアスか、静電潜像形成前の一次帯電時と逆極性のＤＣバイアス、又は、一次帯電と逆極性のＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳したバイアスを印加した調節部材である導電性ブラシ１２が設けられる。導電性ブラシ１２は、磁気ブラシ帯電装置２による一次帯電直前の感光ドラム１の表面電位をならすと同時に、転写残現像剤を除電、もしくは感光ドラム１の一次帯電と逆極性（ここでは正極性）に帯電して、磁気ブラシ帯電装置２Ａによる磁気ブラシ部での回収を容易にする。
【００６３】ここで、上記構成のプリンタが立ち上がって、ここでは複数枚の転写材Ｐ上に画像形成して、動作を終了する工程について説明する。
【００６４】こうした上記プリンタの画像形成動作は、転写材Ｐに画像を形成する画像形成時と、転写材Ｐに画像を形成する前後の画像形成装置の動作を行う非画像形成時にわたって行われ、又、画像形成時及び非画像形成時において感光ドラム１の転写残現像剤を回収して現像装置４に回収するクリーニング動作が行われるが、それらを図２に、（ａ）～（ｆ）の動作シーケンスにて示す。
【００６５】（ａ）前多回転工程：プリンタの始動動作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）として、メイン電源スイッチ－オンにより、装置のメインモーターを駆動させて、感光ドラム１を回転駆動させ、所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。
【００６６】（ｂ）前回転工程：プリント前動作を実行させる期間として、この前回転工程は前多回転工程中にプリント信号が入力したときには、前多回転工程に引き続いて実行される。
【００６７】プリント信号の入力がないときには、前多回転工程の終了後に、メインモーターの駆動が一旦停止されて、感光ドラム１の回転駆動が停止され、プリンタはプリント信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。プリント信号が入力されると、こうした前回転工程が実行される。
【００６８】（ｃ）印字工程（画像形成工程、画像形成工程）：所定の前回転工程が終了すると、引き続いて回転感光ドラム１に対する上記に説明した、帯電・露光・現像等の画像形成プロセスが実行され、回転感光ドラム１面に形成されたトナー像の転写材Ｐへの転写、定着装置によるトナー像の定着処理がなされて、トナー像が形成された転写材Ｐである画像形成物がプリントアウトされる。連続印字（連続プリント）モードの場合は、上記の印字工程が、（ｄ）紙間工程を挟んで所定の設定プリント枚数分繰り返して実行される。
【００６９】（ｄ）紙間工程：連続印字モードにおいて、ある転写材Ｐの後端部が転写ニップ部ｔを通過した後、次の転写材Ｐの先端部が転写ニップ部ｔに到達するまでの間の、転写ニップ部ｔにおける転写材Ｐの非通紙状態期間である。
【００７０】この期間に、転写ニップｔを通過した回転感光ドラム１の領域、つまり転写残現像剤が搭載された領域が、導電性ブラシ１２によってならされ、帯電ニップ部ｎにて帯電装置２に回収された後に、帯電ニップ部ｎを通過する間に、ＡＣ成分のピーク間電圧が小さい方が転写残現像剤をよく吐き出すので、本実施例では、一次帯電バイアスのＡＣ成分の印加を停止させ、磁気ブラシ帯電部材２Ａで一時的に回収した転写残現像剤を回転感光ドラム１面に吐き出す。
【００７１】（ｅ）後回転工程：最後の転写材Ｐの印字工程が終了した後も、暫くの間、メインモータの駆動を継続させて、感光ドラム１を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。
【００７２】この期間においても、（ｄ）紙間工程と同様に、帯電バイアスのＡＣ成分の印加を停止させることで、磁気ブラシ帯電部材２Ａで一時的に回収した転写残現像剤を回転感光ドラム１面に吐き出す。
【００７３】（ｆ）スタンバイ：所定の後回転工程が終了すると、メインモータの駆動が停止され、感光ドラム１の回転駆動が停止され、プリンタは次のプリントスタート信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。
【００７４】こうした、（ａ）前多回転工程から、（ｆ）スタンバイ工程に至るまでにおいては、１枚だけのプリントの場合、そのプリント終了後、プリンタは（ｅ）後回転工程を経て、（ｆ）スタンバイ状態になる。（ｆ）スタンバイ状態において、プリントスタート信号を入力すると、プリンターは（ｂ）前回転工程に移行する。
【００７５】（ｃ）印字工程時が画像形成時であり、（ａ）前多回転工程、（ｂ）前回転工程、（ｄ）紙間工程、（ｅ）後回転工程が非画像形成時（非画像形成時）である。
【００７６】以上に説明したように、本発明の画像形成装置は、感光ドラム１のクリーナーを設けないクリーナーレスプロセスにおける感光ドラム１のクリーニングにおいて、転写残現像剤を、磁気ブラシ帯電装置である帯電装置２にて回収した後に、非画像形成時に再び感光ドラム１上に吐き出して、感光ドラム１の回転に従って、現像装置４の位置に送られて現像装置４内に回収して、現像同時クリーニングによって除去回収し、感光ドラム１をクリーニングするプロセスである。
【００７７】ここで、このプリンタにおける感光ドラム１のクリーニング動作を行う帯電装置２、現像装置４の各々の構成について詳しく説明する。
【００７８】磁気ブラシ帯電装置２について、図３～図５を用いて説明する。
【００７９】図３は、磁気ブラシ帯電装置２の拡大横断面図である。本実施例の磁気ブラシ帯電装置２は、大きく分けて磁気ブラシ帯電部材（磁気ブラシ）２Ａ、該磁気ブラシ２Ａと導電性磁性粒子（帯電キャリア）２ｄを収容させた帯電容器（ハウジング）２Ｂ、磁気ブラシ２Ａに対する帯電バイアス印加電源Ｅ２等から構成される。
【００８０】磁気ブラシ２Ａは、本実施例では、スリーブ回転タイプであり、ローラ状の磁石（マグネットロール）２ａと、このマグネットロール２ａに外嵌させた、磁性粒子担持体である導電性の非磁性ステンレス製スリーブ（帯電スリーブ）２ｂと、帯電スリーブ２ｂの外周面に、スリーブ２ｂ内部のマグネットロール２ａの磁気力で磁気拘束させて形成保持させた磁性粒子２ｄの磁気ブラシ部２ｃと、にて構成される。
【００８１】マグネットロール２ａは、非回転の固定部材であり、スリーブ２ｂは、このマグネットロール２ａの外回りを、矢印Ｂの方向に不図示の駆動系により所定の周速度、本実施例では２２５ｍｍ／ｓｅｃ．の周速で回転駆動される。
【００８２】又、帯電スリーブ２ｂは、感光ドラム１に対して、不図示のスペーサーコロ等の手段で、５００μｍ程度の隙間を保たせて配設してある。
【００８３】又、非磁性ステンレス製の磁気ブラシ層厚規制ブレード（規制ブレード）２ｅが帯電容器２Ｂに取り付けられ、帯電スリーブ２ｂ表面とのギャップが９００μｍになるように配置されている。
【００８４】帯電容器２Ｂ内の磁性粒子２ｄは、その一部が磁性粒子担持体である帯電スリーブ２ｂ外周面に帯電スリーブ２ｂ内部のマグネットロール２ａの磁気力で磁気拘束されて磁気ブラシ部２ｃとして保持される。そして、磁気ブラシ部２ｃは帯電スリーブ２ｂの回転駆動に伴い回転する。このとき磁気ブラシ部２ｃの層厚は、規制ブレード２ｅにより均一厚さに規制させられる。
【００８５】そして、磁気ブラシ部２ｃの規制層厚（９００μｍ）は、帯電スリーブ２ｂと感光ドラム１との対向隙間部の間隔（５００μｍ）より大きいので、磁気ブラシ部２ｃは帯電スリーブ２ｂと感光ドラム１との対向部において、感光ドラム１に対して所定幅のニップ部を形成して接触する。この接触ニップ部が帯電ニップ部ｎである。
【００８６】従って、回転感光ドラム１は帯電ニップ部ｎにおいて、磁気ブラシ２Ａの帯電スリーブ２ｂの回転に伴い、回転する磁性粒子２で構成されるブラシ部２ｃによって摺擦される。この場合、帯電ニップ部ｎにおいて、感光ドラム１の移動方向Ａと磁気ブラシ２ｃの移動方向Ｂは逆方向となり、相対移動速度は速くなる。帯電スリーブ２ｂと規制ブレード２ｅには電源Ｅ２から所定の帯電バイアス（一次帯電バイアス）が印加される。
【００８７】而して、感光ドラム１が回転駆動され、磁気ブラシ帯電装置２Ａの帯電スリーブ２ｂが回転駆動され、電源Ｅ２から所定の一次帯電バイアスが印加されることで、回転感光ドラム１の周面が、本実施例の場合は注入帯電方式で、所定の極性及び電位に一様に接触帯電処理される。
【００８８】言い換えると、帯電ニップ部ｎにおける、磁気ブラシ２Ａの磁気ブラシ部２ｃによる感光ドラム１面の摺擦と、磁気ブラシ２Ａへの帯電バイアスの印加により、磁気ブラシ部２ｃを構成している帯電用磁性粒子２ｄから電荷が感光ドラム１上に与えられ、感光ドラム１面が所定の極性（ここでは負極）及び電位に一様に接触帯電される。
【００８９】スリーブ２ｂ内に固定配置されているマグネットロール２ｃは、水平面とスリーブ２ｂの感光ドラム１に対する最近接位置ｃを通る磁気ブラシ２Ａの法線面との角度θを、感光ドラム１回転方向Ａ上流側２０°～下流側１０°の範囲に入るようにすることが望ましく、上流側１５°～０°であれば更によい。
【００９０】それより下流だと、現像主極（ここではＮ極）位置に磁性粒子２ｄが引きつけられ、帯電ニップ部ｎの感光ドラム１回転方向Ａ下流側に磁性粒子２ｄの滞留が発生しやすくなり、又、上流すぎると、帯電ニップｎを通過した磁性粒子２ｄの搬送性が悪くなり、滞留が発生しやすくなる。
【００９１】ここで述べている帯電ニップ部ｎは、帯電時に磁性ブラシ部２ｃの磁性粒子が感光ドラム１と接触している領域全域を示す。又、帯電ニップ部ｎにマグネット２ｃの磁極が位置しない場合は、磁性粒子２ｄに働くスリーブ２ｂへの拘束力が弱くなり、磁性粒子が感光ドラム１に付着しやすくなるのは明らかである。よって、本実施例では、マグネットロール２ａにおける、スリーブ２ｂ回転方向Ｂで水平面より下流側１０°の位置、つまり感光ドラム１回転方向Ａ上流側である最近接点ｃの近辺に約９００Ｇの磁極である現像磁極（ここではＮ極）を配置した。
【００９２】電源Ｅ２によってスリーブ２ｂと規制ブレード２ｅに印加させる一次帯電バイアスとして、本実施例では、ＤＣ成分にＡＣ成分が重畳しているバイアスを用いている。
【００９３】こうして、感光ドラム１は、詳しくは後に説明するように、その表面に電荷注入層１ｆ（図９）を具備させたものであるから、こうした帯電装置２により、電荷注入帯電により感光ドラム１の一次帯電処理がなされる。
【００９４】即ち、感光体の表面にＳｎＯ₂等を含有する電荷注入層が設けられ、それらがコンデンサーの電極の役割を果たす。ここに導電性の接触帯電部材を当接させ、電圧を印加することによって、通常のコンデンサー同様に、電極に電荷を注入することができる。よって、感光ドラム１面が帯電バイアスＤＣ＋ＡＣのＤＣ成分に対応した電位に帯電される。スリーブ２ｂ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。
【００９５】詳しく説明すると、磁気ブラシ帯電装置２Ａによる感光ドラム１の電荷注入帯電の構造は、図４に示す等価回路に示すような、抵抗ＲとコンデンサーＣの直列回路の構造とみなすことができる。このような回路の場合、抵抗値をｒ、感光ドラム１の静電容量をＣｐ、印加電圧をＶ０、帯電時間（感光ドラム１表面のある点が帯電ニップ部ｎを通過する時間）をＴ０とすると、感光ドラム１の表面電位Ｖｄは式（１）で表わされる。
【００９６】
Ｖｄ＝Ｖ０（１－ｅｘｐ（Ｔ０／（Ｃｐ・ｒ）））・・・式（１）
【００９７】帯電バイアスＤＣ＋ＡＣにおいて、ＤＣ成分は必要とされる感光ドラム１の表面電位と同値、本実施例では－７００ｖとした。
【００９８】本実施例における構成の画像形成装置においては、画像形成時（画像形成時）におけるＡＣ成分は、そのピーク間電圧Ｖｐｐは、１００ｖ以上２０００ｖ以下の間で、特に、３００ｖ以上１２００ｖ以下が好ましい。ピーク間電圧Ｖｐｐがそれ以下では、帯電均一性、電位の立ち上がり向上の効果が薄く、それ以上では、磁性粒子２ｄの滞留や感光ドラム１への付着が悪化する。
【００９９】周波数は、１００Ｈｚ以上５０００Ｈｚ以下の間で、特に、５００Ｈｚ以上２０００Ｈｚ以下が好ましい。それ以下では、磁性粒子２ｄの感光ドラム１への付着悪化や、帯電均一性、電位の立ち上がり性向上の効果が薄くなり、それ以上でも帯電均一性、電位の立ち上がり性向上の効果が得られにくくなる。ＡＣの波形は矩形波、三角波、ｓｉｎ波などがよい。本実施例では、ピーク間電圧Ｖｐｐは７００ｖとした。
【０１００】磁気ブラシ部２ｃを構成させる磁性粒子２ｄは、本実施例では、焼結した強磁性体（フェライト）を還元処理をしたものを用いたが、他に樹脂と強磁性体粉を混練して粒子状に成形したもの、若しくは、これに抵抗値調節のために導電性カーボン等を混ぜたものや、表面処理を行ったものも同様に用いることができる。
【０１０１】磁気ブラシ部２ｃの磁性粒子２ｄは、感光ドラム１表面のトラップ準位に電荷を良好に注入する役割と、感光ドラム１上に生じたピンホール等の欠陥に帯電電流が集中してしまうことに起因して生じる磁気ブラシ帯電部材２Ａ及び感光ドラム１の通電破壊を防止する役割を兼ね備えていなければならない。
【０１０２】従って、磁気ブラシ２Ａの電気抵抗値は、１×１０⁴Ω～１×１０⁹Ωであることが好ましく、特には、１×１０⁴Ω～１×１０⁷Ωであることが好ましい。磁気ブラシ２Ａの電気抵抗値が、１×１０⁴Ω未満では、ピンホールリークが生じやすくなる傾向があり、１×１０⁹Ωを超えると、良好な電荷の注入がしにくくなる傾向にある。
【０１０３】又、抵抗値を上記範囲内に制御するためには、磁性粒子２ｄの体積抵抗値は１×１０⁴Ω・ｃｍ～１×１０⁹Ω・ｃｍであることが望ましく、特には、１×１０⁴Ω・ｃｍ～１×１０⁷Ω・ｃｍであることがより好ましい。
【０１０４】本実施例で用いた磁気ブラシ２Ａの電気抵抗値は、１×１０⁶Ω・ｃｍであり、帯電バイアスのＤＣ成分として－７００ｖを印加することで、感光ドラム１の表面電位も、－７００ｖとなった。
【０１０５】磁性粒子２ｄの体積抵抗値は、図５に示す回路で測定した。即ち、セル２５に磁性体粒子２ｄを充填し、該充填磁性体粒子２ｄに接するように主電極１７及び上部電極１８を配し、該電極１７、１８間に定電圧電源２２から電圧を印加し、そのときに流れる電流を、電流計２０にて測定することにより求めた。
【０１０６】図５に示す回路では、ガイドリング２４に固定されたセル２５内の磁性粒子２ｄは、絶縁物１９で塞がれ、電圧計２１が並列に配線されている。
【０１０７】その測定条件は、２３℃、６５％の環境で、充填磁性粒子２ｄのセルとの接触面積Ｓ＝２ｃｍ²、厚みｄ＝１ｍｍ、上部電極１８の荷重１０ｋｇ、印加電圧１００Ｖである。
【０１０８】磁性粒子２ｄの平均粒径及び粒度分布測定におけるピークは、５～１００μｍの範囲にあることが、粒子表面の汚染による帯電劣化防止、及び、磁性粒子の感光ドラム１表面への付着防止の観点から好ましい。磁性粒子２ｄ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。
【０１０９】感光ドラム１上の転写残現像剤は、転写時の剥離放電などにより、極性が正規極性（負）のものと逆極性（正）のものとが混在している。
【０１１０】本実施例のプリンタは、クリーナーレスプリンタであるから、転写材Ｐに対するトナー像転写後の感光ドラム１に残留した、この極性が混在した転写残現像剤は、調節部材である導電性ブラシ１２にて正極性（逆極性）に帯電され、以上に説明した磁気ブラシ接触帯電装置である帯電装置２に取り込みやすくした後に、感光ドラム１の帯電ニップ部ｎに持ち運ばれて、帯電装置２の磁気ブラシ２Ａのブラシ部２ｃに混入して一時的に回収される。
【０１１１】この転写残現像剤が、この転写残現像剤の磁気ブラシ２Ａの磁気ブラシ部２ｃへの取り込みは、上記のように、磁気ブラシ２ＡにＡＣ成分を印加することで、磁気ブラシ２Ａと感光ドラム１間の振動電界効果によって、より効果的に行わせることができる。
【０１１２】そして、磁気ブラシ部２ｃ内に取り込まれた転写残現像剤の大半は、一次帯電時に、正規極性（負極性）に摩擦帯電されて、非画像形成時には、帯電バイアスのＡＣ成分の印加を停止して、感光ドラム１上に吐き出される。極性が揃えられて、感光ドラム１上に吐き出された転写残現像剤は図１に示す現像部ｍに至って、現像装置４の現像４ｂにより現像時のカブリ取り電界によって、現像同時クリーニングで回収される。
【０１１３】この転写残現像剤の現像同時回収は、回転方向の画像領域が、感光ドラム１の周長よりも長い場合には、その他の帯電、露光、現像、転写といった画像形成工程と同時進行で行われる。
【０１１４】これにより転写残現像剤は現像装置４内に回収されて次工程以後も用いられるため、廃トナーをなくすことができる。又、スペースの面での利点も大きく、画像形成装置の大幅な小型化が可能となる。
【０１１５】ここで、通常、転写残現像剤に含まれたトナーは電気抵抗が比較的高い。磁気ブラシ２Ａの磁気ブラシ部２ｃに、そのような電気抵抗の高いトナー粒子が混入することは、磁気ブラシ部２ｃの電気抵抗を上昇させて、帯電能を低下させる因子である。従って、混入トナー量が比較的多い場合は、磁気ブラシ部２ｃに混入したトナー粒子を減らすために、Ｅ２から印加される一次帯電バイアスのうちＡＣバイアスを止める時間を長くして、非画像形成時に大量のトナーを吐き出すことで、良好な帯電を維持する。
【０１１６】ここで、磁気ブラシ部２ｃから感光ドラム１へ吐き出されたトナーは極めて均一な散布状態にあり、又、その量も少量であるため、次の像露光過程に実施対的に悪影響を及ぼすことはない。又、転写残現像剤パターンに起因するゴースト像の発生もない。
【０１１７】帯電装置２によって感光体ドラム１上に吐出された転写残現像剤は、感光ドラム１の回転に従って、現像同時クリーニングによって、現像装置４に回収され、現像装置４内で攪拌され、新たな静電潜像の現像に共され、リサイクルされる。
【０１１８】又、現像装置４において、ここで用いられる静電潜像のトナー現像方法としては、一般に次の（１）～（４）の４種類に大別される。
【０１１９】（１）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（一成分非接触現像）。
【０１２０】（２）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（一成分接触現像）。
【０１２１】（３）トナー粒子に磁性のキャリアを混合したものを二成分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（二成分接触現像）。
【０１２２】（４）上記の二成分現像剤を非接触状態にして現像する方法（二成分非接触現像）。
【０１２３】この（１）～（４）に記載された現像法のうち、画像の高画質化や高安定性の面から、（３）の二成分接触現像法が多く用いられている。
【０１２４】そして、図６は、こうした二成分接触現像法を用いた、本実施例の現像装置４の拡大横断面図である。本実施例における現像装置４は、重合法で作成した高離型性球形非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（現像用磁性粒子、現像キャリア）を混合したものを現像剤４ｆとして用い、該現像剤４ｆを現像剤担持体（現像部材）４ｂに磁気力によって、磁気ブラシ層４ｆ’とし保持させて現像部ｍ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二成分磁気ブラシ接触現像方式の反転現像装置４である。
【０１２５】現像装置４は、現像容器４ａ、現像剤担持体としての現像スリーブ４ｂ、この現像スリーブ４ｂ内に固定配置された磁界発生手段としての磁石（マグネットローラ）４ｃ、現像スリーブ４ｂ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４ｄ、現像剤攪拌搬送スクリュー４ｅ、現像剤容器４ａ内に収容した二成分現像剤４ｆで構成され、上記のように非磁性トナーＴと現像キャリアを混合したものである。
【０１２６】現像スリーブ４ｂ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、現像スリーブ４ｂの外面に担持させた現像剤磁気ブラシ薄層４ｆ’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薄層４ｆ’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。
【０１２７】現像スリーブ４ｂは、内部の固定磁石４ｃの外回りを矢印の反時計方向に所定の回転速度で駆動され、現像容器４ａ内において、スリーブ４ｂ外面に固定磁石４ｃの磁力により、現像剤４ｆの磁気ブラシ４ｆ’が形成される。その現像剤磁気ブラシ４ｆ’はスリーブ４ｂの回転と共に搬送され、規制ブレード４ｄ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４ｆ’として現像容器４ａ外に持ち出されて現像部ｍ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４ｂの回転で、再び現像容器４ａ内に戻し回収される。
【０１２８】現像スリーブ４ｂ上の現像剤磁気ブラシ薄層４ｆ’における現像剤は、感光ドラム１面に接した時に、感光ドラム１上の静電潜像である露光部の対向部に存在するトナーＴは感光ドラム１に移動して、静電潜像を現像するが、それ以外の非露光部に対向するものは、現像容器４ａに戻される。この時に、帯電装置２より感光ドラム１に吐き出された転写残現像剤も一緒に現像容器４ａに回収される。
【０１２９】現像スリーブ４ｂには、現像バイアス印加電源Ｅ４によりＤＣ成分とＡＣ成分を重畳した所定の現像バイアスが印加される。本実施例での現像特性は、感光ドラム１の帯電電位（－７００ｖ）と現像バイアスのＤＣ成分値の差が２００ｖ以下であるとカブリが生じ、３５０ｖ以上であると現像キャリアの感光ドラム１への付着が生じたので、現像バイアスのＤＣ成分は－４００ｖとした。
【０１３０】現像容器４ａ内の現像剤４ｆのトナー濃度（現像キャリアとの混合割合）は、トナーが静電潜像の現像に消費されて逐次消費されていくので、低くなっていく。
【０１３１】現像容器４ａ内の現像剤４ｆ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トナー補給部４ｇから現像容器４ａ内の現像剤４ｆにトナーＴの補給がなされて、現像容器４ａ内の現像剤４ｆ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。
【０１３２】ここで、現像剤４ｆに含まれたトナーＴとして重合法で作成した高離型性球形トナーを用いることで、転写残現像剤の発生量を少なくすることができるし、又、磁気ブラシ帯電装置２から吐き出されたトナーの現像装置４への回収性を向上させることができる。
【０１３３】二成分接触現像方式の現像装置４を用いることでも、磁気ブラシ帯電装置２から吐き出されたトナーの現像装置４への回収性を向上させている。
【０１３４】ここで、帯電装置２に一時的に回収された逆極性（正極）のトナーの大半は磁性粒子２ｄとの摩擦帯電により正規極性（負極）に帯電するものの、一部は逆極性のまま帯電装置２のＡＣ電圧により感光ドラム１表面に付着する。
【０１３５】図７に示すように、帯電装置２にて帯電された感光ドラム１上の正規極性トナーは、露光を受けた部分のトナーＴ４は、現像装置４内のトナーＴと同様に感光ドラム１の方へ、露光を受けてない部分のトナーＴ５は現像装置４の方に回収される。それに対して、感光ドラム１上の逆極性トナーは、現像装置４に到達すると、画像露光を受けてない領域では逆極性トナーＴ１は感光ドラム１表面に付着し、露光を受けた領域の逆極性トナーＴ２は現像装置４に回収されてしまう。
【０１３６】現像装置４に回収された逆極性トナーＴ２は現像装置４内で攪拌されて正規極性に帯電されるが、長期にわたる使用により現像剤の帯電能が低下していると、逆極性のまま現像装置４内に蓄積する。
【０１３７】その逆極性トナーＴ３は、感光ドラム１の帯電電位の領域に再び付着して転写部まで到達する。転写バイアスは逆極性トナーＴ３と同じ極性であるため通常は転写されにくいが、コート紙など表面の平滑性の良い紙に対しては接触による吸着力により転写バイアスの電界に逆らって紙に転写されてしまい、白地部であるべき場所にトナーが付着してカブリ画像となった。
【０１３８】例えば、上記のコート紙を用いた実験では、コート紙は厚紙（２０９ｇ／ｍ²）であり、熱容量が大きく定着で十分な熱を加えるため、プロセス速度は通常の１／２（１５０÷２＝７５ｍｍ／ｓｅｃ．）で行っている。この条件では、現像の駆動速度も１／２にしているため現像剤の攪拌能力も低下しており、逆極性トナーの蓄積が多くカブリが発生しやすくなっている。
【０１３９】この状態で、現像剤４ｆ中のトナー濃度を変化させた時のカブリ濃度の測定を行った。その結果を図８に示す。現像剤４ｆ中のトナー濃度の減少に伴い、カブリ反射濃度も減少している。この原因として、２つの現象が考えられる。
【０１４０】その一つとしては、全トナー量が少なくなると同時に逆極性トナー絶対量も減るためカブリが軽減することによるものである。
【０１４１】もう一つの原因としては、現像キャリアに対するトナー量が減る為、トナーがキャリアに接触する確率が増加する。そのため、逆極性トナーも正規極性に帯電される可能性が高まり、逆極性トナーが少なくなり、カブリが軽減されることが挙げられる。
【０１４２】この結果から、本発明の特徴部分として、本実施例では、通常の画像形成モードと、転写材Ｐとして、カブリが発生しやすい紙を選択した場合の画像形成モードを設け、該画像形成モードを選択したときは、現像剤中のトナー濃度の制御値を変更した。
【０１４３】本実施例では、ホストコンピュータやコントロールパネル等の操作部から、ユーザが転写材の種類についての情報に基づいて所定の画像形成モードを選択し、転写材が普通紙である通常の第１画像形成モードでは、現像装置４内のトナー濃度が、通常の所定トナー濃度、ここでは８％ｗｔ．となるようにトナー補給を制御しているのに対し、厚紙等のカブリが発生しやすい紙を選択した第２画像形成モードでは、通常よりも低いトナー濃度である、７％ｗｔ．に制御するようにした。
【０１４４】その結果、逆極性トナーが蓄積しやすいプロセス速度低下時において、カブリ反射濃度を約０．２５％減少させることができた。
【０１４５】つまり、このように、転写残現像剤を帯電装置２の帯電ブラシ２Ａに一旦回収させ、その転写残現像剤を帯電ブラシ２Ａから吐き出させて、現像装置４にて再回収させる方式の画像形成装置において、画像形成モードの種類により、現像剤中のトナー濃度を変化させることが、本発明の特徴部分である。
【０１４６】そして、本実施例では、その画像形成モードを転写材の種類とした。ここでは、転写材として普通紙、つまりトナー濃度が所定の通常濃度でも、転写残現像剤が転写されない転写材を使う通常の第１画像形成モードと、所定の通常濃度では転写残現像剤が付着しやすい、ベック平滑度が１００秒以上であるようなコート紙や、定着速度を遅くする必要がある坪量の大きな、つまり秤量が１００～１６０ｇ／ｍ²である厚口紙等のカブリの生じやすい転写材を使用する第２画像形成モードとが切り替えられる。
【０１４７】又、現像装置４の現像容器４ａ内の現像剤４ｆのトナー濃度を不図示の検知手段により検知して、所定の許容下限濃度まで低下するとトナー補給部４ｇから現像容器４ａ内の現像剤４ｆにトナーの補給がなされる。
【０１４８】そこで、現像剤中のトナー濃度の制御は、上記に説明したように、本実施例では、カブリが発生しやすい転写材が選択されて、トナー濃度を変更するときは、不図示の制御部にて、トナー濃度の制御値となる、現像剤４ｆの許容下限濃度を低下させて、トナーＴの消費に従って、現像装置４内の現像剤のトナー濃度を低くするようにした。
【０１４９】又、第２画像形成モードにおいて、トナー濃度を下げることで逆極性トナーの絶対量が減少するため、カブリが良化するが、ここで、プロセス速度に伴い現像の駆動速度が低下して現像剤攪拌能力が低下した場合には、その効果は更に有効となる。よって、第２画像形成モードにて、第１画像形成モードにおけるプロセス速度よりもプロセス速度を低下させる方法においても有効である。
【０１５０】ここで、本実施例の感光ドラム１は、前述したように負帯電性・電荷注入性のＯＰＣ感光体であり、図９に層構成を示した部分断面図を示したように、外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体１ａ上に第１～第５の機能層１ｂ～１ｆを下から順に設けたものである。
【０１５１】第１層：下引き層１ｂであり、アルミニウムドラム基体の欠陥などをならすため、又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。
【０１５２】第２層：正電荷注入防止層１ｃであり、アルミニウムドラム基体１ａから注入された正電荷が感光ドラム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、体積抵抗１０⁶Ω・ｃｍ程度に、抵抗調整された厚さ約１μｍの中抵抗層である。
【０１５３】第３層：電荷発生層１ｄ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、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。
【０１５４】第４層：電荷輸送層１ｃ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、感光ドラム１表面に帯電された負電荷はこの層１ｃを移動することはできず、電荷発生層１ｄで発生した正電荷のみを感光ドラム１表面に輸送することができる。
【０１５５】第５層：電荷注入層１ｆであり、バインダーとしての光硬化性のアクリル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の酸化錫ＳｎＯ₂の超微粒子である導電性微粒子を樹脂に対して７０重量パーセント分散した材料を約３μｍ塗工した塗工層である。この電化注入層１ｆの電気抵抗値は、充分な帯電性と画像流れを起こさない条件である、１×１０¹⁰～１×１０¹⁴Ω・ｃｍである必要がある。本実施例では、表面抵抗が１×１０¹¹Ω・ｃｍの感光ドラム１を用いた。
【０１５６】以上の構成により、省スペース化のためにクリーナーを備えずに、帯電装置及び現像装置を用いて、現像同時クリーニングを実践する画像形成装置においても、転写残現像剤中の感光体に対して逆極性であるトナーが帯電装置及び現像装置に蓄積して転写材に付着するのを軽減した画像形成装置が実現できる。
【０１５７】ここで、本実施例では、画像のカブリは、特定の種類の転写材において発生したため、画像形成モードを転写材の種類で設定したが、特にカブリが生じやすい転写材としては、ベック平滑度が１００秒以上であるようなコート紙、定着速度を遅くする必要がある坪量の大きな、つまり秤量が１００～１６０ｇ／ｍ²である厚口紙が挙げられる。
【０１５８】又、同じ種類の転写材であっても、湿度や温度等の環境によって、画像のカブリが生じることも考えられるので、そうした環境等によって、画像形成モードを設定しても良い。
【０１５９】尚、画像のカブリは、特に感光体から転写材に直接画像を転写する場合に多く生じるので、ここでは、転写媒体である転写材を転写ベルトに担持して、転写材に直接画像を形成する構成の画像形成装置について説明したが、転写材担持体はベルト状でなくドラム状でもよく、又、カラー画像形成装置等に広く実用されている、感光体からトナー像をベルト状やドラム状の転写媒体である中間転写体に一度転写してから、一括して中間転写体から転写材に転写する中間転写方式の画像形成装置においても、本発明は適用できる。
【０１６０】実施例２実施例１においては、トナー濃度の調節をトナー補給を開始するトナー許容下限濃度を低くすることによって行っていたため、カブリが発生し易い紙を選択して、制御トナー濃度を低くしてから、数枚画像形成して現像剤中のトナーを消費しないと、実際の現像装置４内のトナー濃度が下がらず、カブリが軽減しない。
【０１６１】そこで、本実施例では、カブリが発生し易い紙を選択した最初の画像形成の前に、現像装置４内の現像剤を使用して感光ドラム１上に転写材に転写しないトナー像を形成し、現像剤中のトナーを消費して、目標のトナー濃度に下げてから画像形成を行った。
【０１６２】本実施例は、実施例１にて図１に示したプリンタと同様の構成のプリンタであり、現像剤の総量が２００ｇ、普通紙を用いる第１画像形成モードの通常のトナー濃度が８％ｗｔ．である。カブリが生じやすい紙を用いる第２画像形成モードにおいて、このトナー濃度を７％ｗｔ．に下げる為には、２００ｇ×（０．０８－０．０７）＝２ｇのトナーを現像しなければならない。
【０１６３】感光ドラム１の周速が１５０ｍｍ／ｓｅｃ、現像幅が３００ｍｍ、感光ドラム１上に現像したトナー像の単位面積当りの重量が０．５ｍｇ／ｃｍ²であるため、画像形成前に感光ドラム１を一次帯電し、露光装置３により９秒間ベタ露光したあと現像装置４にて現像動作を行った。
【０１６４】感光ドラム１に現像されたトナーは転写ベルト５ａ上に転写し、不図示の転写ベルトクリーナーで回収したが、帯電装置２のトナー保持能力に余裕がある場合は、帯電装置２で一時回収した後、感光ドラム１に吐き出して現像装置４で再回収してもよい。
【０１６５】従って、カブリが発生しやすい転写材を選択して、現像装置４のトナー濃度が所定の濃度に低下するまで、トナー濃度が高い現像剤によって作成された画像は、全て転写ベルト５ａに転写され、転写材に転写されることはない。
【０１６６】以上の結果、カブリが発生し易い転写材を選択して最初の画像形成においても、カブリを軽減させることができた。従って、転写材である紙の無駄がなくなり、低コスト化や作業性の上昇が達成された。
【０１６７】この操作で低下したトナー濃度を、通常のモードに戻した時、最初の画像形成前にトナーを補給することで、元のトナー濃度にすることが可能である。
【０１６８】又、現像剤中のトナー濃度を下げることで、画像の濃度が下がってしまうが、一次帯電電位、現像バイアス等の調整や現像スリーブの回転速度、感光体の回転速度、つまりプロセス速度を調整することで、ほぼ同等な画像を画像形成することが可能である。
【０１６９】尚、以上に説明した画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【０１７０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成装置は、トナーを含む現像剤にて転写材上に画像を形成する画像形成装置において、転写装置による転写後に像担持体表面に残留した転写残現像剤を、帯電装置の帯電部材に回収し、次いで帯電部材に回収した転写残現像剤を像担持体上に吐き出し、次いで像担持体上に吐出した転写残現像剤を現像装置にて回収する画像形成装置であって、複数の画像形成モードが切り替え可能であり、画像形成モードに基づいて、現像装置内に収容された現像剤におけるトナー濃度を変更することを特徴とする画像形成装置であるので、現像装置に蓄積した像担持体に対して逆極性トナーが接触転写してカブリとなってしまう転写材を用いるときも、現像剤中のトナー濃度を低下させ摩擦帯電能を上げることにより、像担持体に対して逆極性トナーを正規極性に帯電してカブリを防止でき、安定した良好な画像形成を継続して行うことができた。

【出願人】	【識別番号】０００００１００７【氏名又は名称】キヤノン株式会社【住所又は居所】東京都大田区下丸子３丁目３０番２号
【出願日】	平成１４年２月１５日（２００２．２．１５）
【代理人】	【識別番号】１０００７５６３８【弁理士】【氏名又は名称】倉橋暎
【公開番号】	特開２００３－２４１５１１（Ｐ２００３－２４１５１１Ａ）
【公開日】	平成１５年８月２９日（２００３．８．２９）
【出願番号】	特願２００２－３８８１３（Ｐ２００２－３８８１３）