JP3337994B2

JP3337994B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3337994B2
Application number: JP01722099A
Authority: JP
Inventors: 史光五味; 浩一橋本; 義行小宮; 要一木村; 聡福島; 誠大木; 茂松崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2002-10-28
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: EP1028357B1; US6314251B1; EP1028357A3; JP2000214651A; DE60001078D1; EP1028357A2; DE60001078T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に被記
録画像に対応して静電潜像を形成し、その潜像を現像剤
により現像して可視化した可視画像を、紙等の転写媒体
に転写して記録画像を得る画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真装置として、４色それぞ
れの像担持体（感光体）と現像器を持ち、１パスで用紙
上に４色の画像を重ねたカラー画像を形成するタンデム
方式のカラー画像形成装置が開発されている。高速でカ
ラー記録を行うのに適したメリットを有している。

【０００３】この方式においても、単色で画像形成を行
うことも可能であり、そのような場合には画像形成を行
わない色の画像形成工程を停止させるが、感光体は、転
写媒体である用紙や樹脂シートを搬送するベルトと軽く
接触しているので、傷をつけないために回転させておく
のが普通である。

【０００４】一方、画像形成装置の小型化が進んできた
が、帯電、露光、現像、転写、定着およびクリーニング
の各工程を、それぞれ小型にするだけでは限界があっ
た。また転写後に感光体の表面に残留した転写残りのト
ナーはクリーナによって除去し、廃トナーとして回収し
ているが、この廃トナーは環境保護の面から発生しない
方が好ましい。

【０００５】そこで、クリーナを取り外し、現像器によ
って現像と同時にクリーニングを行うクリーナレスの画
像形成装置が出現している。この現像同時クリーニング
は、感光体上の転写残りトナーを次工程以後の現像時に
かぶり取りバイアスによって、現像器に回収する方法で
ある。この方法によれば、転写残りトナーを次工程以後
で用いることができるので、廃トナーをなくすことがで
き、メンテナンスに手を煩わせることも少なくできる。
またスペースの面での利点も大きく、画像形成装置を大
幅に小型化可能となる。

【０００６】さらに像担持体の一次帯電器として、低オ
ゾン、低電力等の利点を有することから、電圧を印加し
た帯電部材を感光ドラム等の感光体に対し当接させて、
感光体の帯電を行う接触帯電器が実用化されてきてい
る。この接触帯電器は帯電接触の安定性の点から、帯電
部材に磁気ブラシを使用するものが好適に用いられてい
る。

【０００７】磁気ブラシ方式の接触帯電器は、導電性の
磁性粒子を直接マグネットもしくはマグネットを内包す
るスリーブ上に磁気的に拘束し、これを停止あるいは回
転しながら感光体に接触させ、スリーブ等を介して磁性
粒子に電圧を印加することにより、感光体を帯電するも
のである。

【０００８】磁気ブラシ方式によれば、感光体として、
通常の有機感光体上に導電性微粒子を分散させた表層を
有するものや、アモルファスシリコン感光体などに対し
て、印加したバイアスのうちの直流成分とほぼ同等の帯
電電位を感光体の表面に得ることが可能である。このよ
うな帯電方法は注入帯電方式と呼ばれ、コロナ帯電方式
のような放電現象を利用しないので、完全なオゾンレ
ス、低電力消費型の帯電が可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら、電子写真画像形成装置では、感光体に対する帯電、
画像露光、現像および転写等の工程を繰り返すので、感
光体表面は湿度に対して敏感となって、表面は水分を吸
着しやすくなっている。その結果、感光体の表面抵抗が
下がり、帯電した表面電荷が横方向に移動して、得られ
る画像に画像流れを生じる不具合を有しており、この傾
向は特に湿度の高いときに顕著に表れる。

【００１０】この理由は、コロナ放電方式により帯電を
行うと、放電により生じたマイナスイオンやプラスイオ
ンが感光体表面に吸着してＨＮＯを生じ、これが水分を
吸着するものと考えられ、このため感光体の表面抵抗が
下がる。

【００１１】また転写媒体である用紙の削れ粉（紙粉）
が感光体表面に付着しても、紙に含まれる炭化カルシウ
ムやタルクのような物質が感光体の表面抵抗を下げるの
で、同様な問題が生じる。

【００１２】そこで、上記の不具合を回避するために、
感光体内部にヒーターを設けて加温することにより、コ
ロナ放電により生じたマイナスイオンやプラスイオン、
あるいはＨＮＯ等の水分吸着体を除去する方策が採られ
ている。また感光体上の転写残りトナーをクリーニング
ブレード等で除去する際、クリーニングブレードの当接
部に進入したトナーや外添剤により、ブレードの当接圧
で感光体表面が研磨されるようにすることも行われる。

【００１３】しかしながら、タンデム方式における単色
モード時、あるいは単色および複数色の画像原稿の混載
時においては、転写媒体である用紙や第２の像担持体が
各色の感光体と接触しているため、画像形成を行わない
色の感光体も同時に回転させなければならず、また特に
画像形成する色の画像形成部が転写媒体の通過順で１番
目に配置されていない場合、転写媒体を搬送ベルトに吸
着させるための転写バイアスを、画像形成を行わない色
の画像形成部において印加しなければならない場合も考
えられる。その場合、トナーが消費されないままで感光
体表面は紙粉や転写による放電の影響を受けるため、よ
り画像流れが顕著に発生してしまう。簡易、低コストの
装置のため、上記のようなヒーターを持たない場合は特
に厳しい条件となる。

【００１４】これとは反対に、画像形成を行わない画像
形成部においても画像形成を行うとき同じ動作、たとえ
ば帯電装置の回転や高圧印加等を行うと、トナー消費量
に対して感光体の摩耗が多くなり、寿命を短くしてしま
うことも考えられる。

【００１５】したがって、本発明の目的は、単色モード
等において、画像形成を行わない色の画像形成部での画
像流れや感光体の過度の摩耗を防止することを可能とし
たタンデム方式の画像形成装置を提供することである。

【００１６】

【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、
複数の像担持体と、前記複数の像担持体上に複数色のト
ナー像をそれぞれ形成する複数の像形成手段とを有し、
前記複数の像形成手段により前記複数の像担持体上に形
成された前記複数色のトナー像を転写媒体に転写する画
像形成装置において、前記各像形成手段は前記像担持体
の表面を帯電し、前記像担持体に接触する磁性粒子を担
持して回転可能な帯電手段を備え、全色の画像形成動作
は行わない画像形成動作時、画像形成動作を行わない像
形成手段における前記帯電手段を回転させることで画像
形成を行わない像担持体を磁性粒子で摺擦したことを特
徴とする画像形成装置である。

【００１７】本発明によれば、好ましくは、前記帯電手
段は回転する回転部材を備え、前記磁性粒子は前記回転
部材上に担持される。前記回転部材は内部に磁性体を備
えた非磁性部材からなり、前記磁性体の磁力により前記
非磁性部材の回転部材上に前記磁性粒子が担持される。
前記磁性粒子の体積抵抗値が１０²〜１０¹⁰Ωｃｍであ
る。前記帯電手段により前記像担持体を帯電する帯電極
性とトナーの帯電極性とは同極性である。前記画像形成
装置は、前記像担持体上のトナー像を転写媒体に転写終
了後であって、前記帯電手段により前記像担持体を帯電
する前に、前記像担持体上に残留するトナーを前記像担
持体の帯電極性とは逆極性に帯電する第２の帯電手段を
有する。前記第２の帯電手段により帯電後、前記像担持
体上に残留するトナーが、前記像形成手段の現像手段に
より回収される。

【００１８】また、前記画像形成動作を行わない像形成
手段における前記帯電手段の回転時間または回転時間と
印加電圧を、画像形成を行う像形成手段における前記帯
電手段の回転時間の条件または回転時間と印加電圧の条
件と異ならせる。前記画像形成動作を行わない像形成手
段における前記帯電手段の回転時間または回転時間と印
加電圧を、画像形成を行わない像形成手段における過去
の画像形成量の積算値に応じて変化させる。

【００１９】さらに、前記画像形成装置は、装置本体に
着脱自在な複数のプロセスカートリッジを備え、前記各
プロセスカートリッジは、少なくとも像担持体としての
電子写真感光体と、前記像形成手段と、プロセスカート
リッジに関する情報を記憶して、その記憶された情報が
前記装置本体により読み出される読み出し／書き込み可
能な記憶手段とを有し、前記装置本体は、前記プロセス
カートリッジの使用量もしくは印字量に関する情報を、
前記記憶手段に対し書き込み／読み出しを行う手段と、
前記プロセスカートリッジの使用量もしくは印字量に関
する情報をカウントして、その情報を前記記憶手段に記
憶されている情報に加算して、前記書き込み／読み出し
を行う手段を介して前記記憶手段に書き込ませるカウン
ト手段と、前記プロセスカートリッジの使用量もしくは
印字量の積算値に関する設定値を記憶する設定記憶手段
と、前記プロセスカートリッジの使用量もしくは印字量
の積算値と前記設定記憶手段に記憶された設定値を比較
する比較手段とを有し、前記複数の像形成手段による前
記複数の像担持体に対する複数色の画像形成のうちの少
なくとも全色の画像形成動作は行わない画像形成動作
時、前記比較手段により、前記記憶手段から読み出され
た前記プロセスカートリッジの使用量もしくは印字量の
積算値と、前記記憶設定手段に予め記憶された設定値と
を比較し、その大小関係に応じて、前記画像形成動作を
行わない像形成手段における前記帯電手段の回転時間の
条件または回転時間と印加電圧の条件を変更する。前記
転写媒体は、前記像担持体上のトナー像が転写される紙
または樹脂シートである。また前記転写媒体は、前記像
担持体上のトナー像を紙または樹脂シートに転写する前
に、前記像担持体上のトナー像が中間的に転写される第
２の像担持体とすることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例を図面
に則して更に詳しく説明する。

【００２１】実施例１図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。本画像形成装置は、光導電層を有する像担
持体をタンデム式に配列した電子写真方式のカラー画像
形成装置である。

【００２２】同図において、カラー画像形成装置は、装
置本体内にたとえばイエロー、シアン、マゼンタ、ブラ
ックの可視画像を形成することができる第１、第２、第
３、第４の画像形成部Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶをタンデ
ムに配列しており、各画像形成部Ｉ〜ＩＶは、それぞれ
光導電層を有するドラム状の像担持体（感光ドラム）１
０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａを備えている。
各感光ドラム１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａ
は、その周囲に専用の画像形成手段である一次帯電器１
０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ、転写器１０１
ｃ、１０２ｃ、１０３ｃ、１０４ｃ、現像器１０１ｄ、
１０２ｄ、１０３ｄ、１０４ｄ、露光器１０１ｅ、１０
２ｅ、１０３ｅ、１０４ｅ等が配置されている。本実施
例では、画像形成装置はクリーナレスシステムを採用し
ており、従来のクリーニング装置は装備していない。

【００２３】カラー画像形成を行うには、まず、第１画
像形成部Ｉにおいて、回転する感光ドラム１０１ａの表
面に帯電器１０１ｂによって均一に電荷を付与し、これ
に露光器１０１ｅによって画像露光を施し、感光ドラム
１０１ａ表面の光導電層上に静電潜像を形成する。つい
で潜像を現像器１０１ｄによりイエロー現像剤を用いて
現像し、潜像をイエロートナー像として可視化する。

【００２４】現像工程について説明する。図２は、本実
施例において用いた２成分磁気ブラシ現像装置の概略図
である。図２に示すように、現像装置は、２成分現像剤
を収容した現像容器１６に、現像スリーブ１１、この現
像スリーブ１１内に固定配置されたマグネットローラ１
２、攪拌スクリュー１３、１４、および現像スリーブ１
１の表面にトナーの薄層を形成する規制ブレード１５を
設置してなっている。

【００２５】現像スリーブ１１は、少なくとも現像時に
は、感光ドラム１に対して最近接領域が約５００μｍと
なるように配置され、現像剤が感光ドラム１に接触する
状態で現像できるように設定されている。本実施例で用
いた２成分現像剤は、粉砕法によって製造した平均粒径
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１重量％外添し、これに飽和磁化が２０５
ｅｍｕ／ｃｍ³、平均粒径が３５μｍの磁性キャリアを
混合して得た。トナーとキャリアの混合比は重量比で
６：９４とした。

【００２６】上記の現像装置を用いて、２成分磁気ブラ
シ法により潜像を現像する現像工程とそのときの現像剤
の循環系について説明する。まず、現像スリーブ１１の
回転にともないマグネットローラ１２の磁極Ｎ２により
現像剤が現像スリーブ１１の表面に汲み上げられ、汲み
上げられた現像剤は、Ｓ２極→Ｎ１極と搬送される過程
で、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によって層厚を規制され、現像スリーブ１１
上に現像剤の薄層に形成される。薄層形成された現像剤
は、現像主極Ｓ１に搬送されてくると、その磁気力によ
って穂立ちして磁気ブラシに形成される。この穂状の磁
気ブラシに形成された現像剤によって、感光ドラム１上
の静電像が現像され、その後、現像スリーブ１１上の現
像剤は、現像容器１６内に戻され、Ｎ３極、Ｎ２極の反
発磁界によって剥離して、現像容器１６内に回収され
る。

【００２７】現像時、現像スリーブ１１には図示しない
電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスが
印加され、本実施例では、現像バイアスの直流電圧を−
５００Ｖ、交流電圧の周波数Ｖｆを２０００Ｈｚ、ピー
クツウピーク電圧Ｖｐｐを１５００Ｖとした。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
率が増加し、画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生
しやすくなる。このため、通常、現像バイアスの直流成
分と感光ドラム１の表面電位間に電位差を設けることに
よって、かぶり防止を実現している。

【００２８】一方、図１において、図示しない給紙部か
ら転写媒体の用紙や樹脂シート、たとえば用紙が給紙さ
れ、その用紙は、駆動ローラ９と従動ローラ１０によっ
て駆動される転写ベルト８により第１の画像形成部Ｉに
搬送され、転写ローラ１０１ｃの作用により感光ドラム
１０１ａ上のイエロートナー像が用紙上に転写される。
感光ドラム１０１ａ上に残留した転写残りトナーは、現
像同時方式により、つぎの回の現像時に現像器１０１ｄ
に回収される。

【００２９】第２の画像形成部ＩＩにおいても同様な工
程が行われ、２色目のたとえばシアントナー像が用紙上
にイエロートナー像上から転写される。同様な工程を第
３、第４の画像形成部ＩＩＩ、ＩＶにおいても行うこと
により、用紙上にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラッ
クの４色のトナー像を重畳転写したカラー画像が得られ
る。

【００３０】本実施例では、一次帯電器１０１ｂ〜１０
４ｂとして磁気ブラシ帯電器を用いた。この帯電器は、
内部に固定マグネットが設けられた回転自在の非磁性ス
リーブ上に、磁界により磁性粒子を担持するとともにブ
ラシ状に形成してなっており、非磁性スリーブ（帯電ス
リーブ）の回転により磁性粒子を搬送するようになって
いる。本実施例では、非磁性スリーブの外径１６ｍｍと
し、各感光ドラム１０１ａ〜１０４ａに対してカウンタ
ー方向回転とし、感光ドラムの回転速度１００ｍｍ／秒
に対し非磁性スリーブを１５０ｍｍ／秒で回転した。

【００３１】この非磁性スリーブには帯電電圧を印加
し、これにより磁性粒子から電荷が感光ドラムの表面に
与えられ、感光ドラムの表面が印加電圧に対応した電位
に帯電される。非磁性スリーブの回転速度については速
いほど帯電の均一性が良好になる傾向にある。

【００３２】帯電部材を構成する磁性粒子としては、平
均粒径が１０〜１００μｍ、飽和磁化が２０〜２５０ｅ
ｍｕ／ｃｍ³、抵抗が１×１０²〜１×１０¹⁰Ωｃｍのも
のが好ましく、感光ドラムにピンホールのような絶縁の
欠陥が存在することを考慮すると、より好ましくは１×
１０⁶Ωｃｍ以上のものがよい。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、
本実施例では、平均粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍ
ｕ／ｃｍ³、抵抗が５×１０⁶Ωｃｍの磁性粒子を用い
た。感光ドラムに対して形成されるニップ幅を略６ｍｍ
になるように調整した。

【００３３】ここで、磁性粒子の抵抗値は、底面積が２
２８ｍｍ²の金属セルに磁性粒子を２ｇ入れた後、６．
６ｋｇで加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定した。

【００３４】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、導電化および抵抗調整のため
の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したもの、あるいはフェライト等
のマグネタイト表面を樹脂でコートして抵抗調整したも
の等が使用できる。

【００３５】トナー像転写後の各感光ドラム１０１ａ〜
１０４ａの表面には、転写残りトナーが残留している。
この転写残りトナーは、まず、そのままそれぞれの帯電
器１０１ｂ〜１０４ｂを通過させると、ゴーストが発生
してしまう。感光ドラムと接触した帯電ブラシ下を転写
残りトナーが通過しても、ほとんどの場合は前の画像の
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。

【００３６】そこで、各感光ドラム１０１ａ〜１０４ａ
の回転にともない帯電領域に到達した転写残りトナー
を、それぞれの帯電器１０１ｂ〜１０４ｂの磁気ブラシ
に取り込み、前の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に印加するのみ
では、磁気ブラシへのトナーの取り込みは十分に行われ
ないが、交流電圧を磁気ブラシに印加することにより、
像担持体−帯電器間の電界による振動効果によって、磁
気ブラシへのトナーの取り込みが比較的容易に行われ
る。

【００３７】しかしながら、帯電領域に到達した転写残
りトナーの帯電量によっては、磁気ブラシへの取り込み
が非常に困難な場合が生じる。つまり、転写残りトナー
が帯電している以上、磁気ブラシと感光ドラム間の電位
差やトナーと感光ドラム間の鏡映力が取り込み性に大き
く影響してくるからである。

【００３８】ここで、磁気ブラシへの印加電圧に対し、
通過する感光ドラムの表面は等しく帯電されることが理
想的であり、実際、磁気ブラシの接触部分にも幅があ
り、最終的にはほぼ等しい電位に帯電されるとしても、
接触部通過初期には十分な帯電が得られないため、そこ
に帯電器と感光ドラム間の電位差が生じている。

【００３９】本実施例の場合、各磁気ブラシ帯電器１０
１ｂ〜１０４ｂの印加直流電圧Ｖｄｃを−７００Ｖとし
ているので、接触部通過初期で感光ドラム１０１ａ〜１
０４ａの表面電位がそれよりも低い領域では、正帯電ト
ナーは磁気ブラシ方向へ取り込まれやすいが、負帯電ト
ナーは取り込まれない。また転写残りトナーの帯電量が
極端に大きく、感光ドラムとの鏡映力が大きすぎても感
光ドラム上に残存してしまう。したがって、本来、負帯
電性のトナーであるが、転写残りトナーは、正帯電され
ていることが望ましい。ただし、正帯電されなくても、
帯電量の絶対値が十分に小さければ、磁気ブラシによっ
て強制的に掻き取られる効果は期待できる。

【００４０】実際、転写残り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が多いが、等
しい転写効率であっても、転写電流によって転写残りト
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、負帯電のまま感光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、転写残りトナー
を反対極性に帯電させる手段を持つことが好ましい。

【００４１】本実施例では、各転写帯電器（１０１ｃ〜
１０４ｃ）と磁気ブラシ帯電器（１０１ｂ〜１０４ｂ）
との間に、第２の帯電手段として導電性繊維のレイヨン
の毛足長さが６ｍｍのブラシ（図示せず）を設置して、
各ブラシをニップ幅７ｍｍでそれぞれの感光ドラム１０
１ａ〜１０４ａに当接した。そしてこのブラシに帯電極
性とは逆のプラスの５００Ｖの直流電圧を印加した。こ
のプラスの電圧の印加により、負極性の転写残りトナー
は一時的にブラシ内に捕獲され、除電された後、再び感
光ドラム上へ送り出される。このため帯電器１０１ｂ〜
１０４ｂの磁気ブラシと感光ドラム１０１ａ〜１０４ａ
のそれぞれの当接部へ進入していくトナーは、プラスの
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、帯電器で回収されやすくなる。

【００４２】回収されたトナーは磁気ブラシの磁性粒子
との摩擦により、再びマイナスの電荷を帯び、感光ドラ
ム上へ均一に吐き出される。感光ドラム上に吐き出され
たトナーは現像領域へ達し、つぎの画像の露光部に存在
しているのであればそのまま感光ドラム上に残留し、未
露光部に存在しているのであれば現像器に回収され、再
度現像剤として使用される。

【００４３】本発明において、感光ドラム１０１ａ〜１
０４ａとしては、通常使用される有機感光体等を用いる
ことができるが、好ましくは、感光体上にその抵抗値が
１０ ⁹〜１０¹⁴Ωｃｍの表面層を持つものや、アモルフ
ァス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、および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。

【００４４】そこで、本実施例では、負帯電性の有機感
光体で、直径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体上
につぎの第１〜第５の５層を下から順に設けた感光ドラ
ムを用いた。

【００４５】第１層は下引き層であり、アルミニウム基
体の欠陥等を均すために設けられた層で、厚さ２０μｍ
の導電層からなる。

【００４６】第２層は正電荷注入防止層であり、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、アラミン樹脂とメ
トキシメチル化ナイロンによって１０×１０⁶Ωｃｍ程
度に抵抗調整した厚さ１μｍの中抵抗層からなる。

【００４７】第３層は電荷発生層であり、ジアゾ系の顔
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。

【００４８】第４層は電荷輸送層であり、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。したがって、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。

【００４９】第５層は電荷注入層であり、絶縁性樹脂の
バインダーに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、この樹脂に対して粒径０．０３μｍのＳｎＯ２
粒子を７０重量パーセント分散した材料の塗工層であ
る。

【００５０】このように調合してと交易をディッピング
法、スプレー塗工法、ロール塗工法、ビーム塗工法等の
適当な塗工法で厚さ約３μｍに塗工して、電荷注入層を
形成することができる。

【００５１】本実施例における画像形成装置は黒（ブラ
ック）の単色モードを持っており、単色モードの際に
は、第１、第２、第３の画像形成部Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩで
の作像は行われず、感光ドラム１０１ａ、１０２ａ、１
０３ａは回転するが、現像器１０１ｄ、１０２ｄ、１０
３ｄは回転駆動および高圧出力を停止した状態になる。
第２、第３の画像形成部ＩＩ、ＩＩＩはシアン、マゼン
タの画像形成部であるが、転写帯電器１０２ｃ、１０３
ｃへの転写バイアスはＯＦＦ状態である。ただし、イエ
ローである第１画像形成部Ｉでは、給紙部から給紙され
た用紙を転写ベルト８に吸着させるため、転写帯電器１
０１ｃに３μＡの電流が印加されている。

【００５２】従来、この黒の単色モードを多用した場
合、イエロー、シアン、マゼンタの感光ドラム１０１
ａ、１０２ａ、１０３ａでは、トナーが消費されないま
ま紙粉が感光ドラム表面を汚染し、また特にイエローの
場合は転写バイアスが印加されている分、より顕著に画
像流れが発生する状態となってしまっていた。さらに帯
電装置としてコロナ帯電方式を用いた場合、ＨＮＯ付着
量が最も多くなるため、画像流れはさらに厳しい状態と
なっていた。

【００５３】そこで、本実施例では、黒の単色モード時
においても、他の色の画像形成部の磁気ブラシ帯電器１
０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂを回転駆動させるようにし
た。これにより、各感光ドラム１０１ａ〜１０３ａ表面
に付着する紙粉やＨＮＯが除去され、カラーモードに戻
して画像形成を行っても、画像流れは発生しなかった。
磁気ブラシ帯電器を用いていることから、元々、帯電器
における放電現象がほとんど生じないことも有利に働
く。

【００５４】しかしながら、磁気ブラシ帯電では、先に
説明したように、感光ドラムの電荷注入層が３μｍ程度
となっており、帯電器の回転により感光ドラム表面を過
剰に研磨すると、感光ドラムの寿命が短くなってしま
う。この電荷注入層を喪失すると注入帯電そのものが成
り立たず、帯電不良を生じてかぶり画像となってしま
う。特に黒の単色モードで画像形成を行わない色の帯電
器を回転させて電荷注入層を研磨すれば、極端な場合、
その色の画像形成ユニットは、ほとんど画像を出さない
うちに寿命に達してしまう。つまり、画像流れを防止す
る程度に必要最小限の回転数に抑えることが、長寿命化
には不可欠である。

【００５５】本発明者らの研究によれば、この電荷注入
層の削れにはトナーの外添剤の存在が大きく影響してい
ることが判明している。つまり、まったく新しく汚染さ
れていない状態の磁性粒子の場合、感光ドラムに当接し
た状態で回転させても電荷注入層は摩耗しないが、画像
形成を行い、転写残りトナーが混入した状態の磁性粒子
では摩耗し、その混入量が多ければ多いほど摩耗が速く
なる。したがって、黒単色モード時の他の色の帯電器の
回転量は、画像形成を行った量に対応して可変にするこ
とが好ましい。

【００５６】本実施例では、過去のカラー画像のプリン
ト枚数をカウントするカウント手段と、予め設定したプ
リント枚数の閾値とを比較する比較手段と、磁気ブラシ
帯電器のスリーブ回転数を制御するスリーブ回転制御手
段を設置して、黒の単色モード時に、比較手段による比
較結果に基づき、帯電器１０１ｂ〜１０３ｂのスリーブ
回転数を制御して、プリント枚数が多い場合に回転数を
少なくなるようにしている。

【００５７】具体的には、過去のプリント枚数が１万枚
までは、黒単色時も、帯電器１０１ｂ〜１０３ｂの回転
を続ける。１万枚から３万枚までの場合は、用紙が転写
ベルト上で転写領域を通過する間だけ回転し、紙間や後
回転時は停止する。また３万枚以上の場合は過剰な感光
体摩耗を考慮し、回転させない。

【００５８】画像比率６％のカラー原稿における耐久寿
命が５万枚であったイエロー、シアン、マゼンタの感光
ドラム１０１ａ、１０２ａ、１０３ａが、カラー画像と
黒単色画像を１０００枚ずつ交互にプリントした場合、
本来ならカラー原稿のみで５万枚の寿命がある筈が、黒
単色字にも帯電器１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂを回転
し続けた場合は、４万枚で電荷注入層が摩耗しきり、帯
電不良によるかぶりが発生しはじめた。また黒単色モー
ド時、帯電器１０１ｂ〜１０３ｂの一切の回転を停止し
た場合は、最初の黒単色１０００枚後のカラー画像で、
気温３０℃、湿度８０％の環境下において画像流れが発
生した。

【００５９】そこで、本実施例において、上記説明した
ごとく、黒単色時に帯電器１０１ｂ〜１０３ｂの回転数
を制御したところ、黒単色時の感光ドラム１０１ａ〜１
０３ａに摩耗はとんどなく、カラー画像のみで５万枚の
寿命を維持することができた。

【００６０】実施例２本実施例２は、黒以外の色の画像形成部Ｉ、ＩＩ、ＩＩ
Ｉの過去の使用履歴情報として、印字量の積算値を使用
した。

【００６１】実施例１では説明を省略したが、感光体、
帯電器、現像装置が一体となったプロセスカートリッジ
では、個々のカートリッジが使用量に関する情報を記憶
して、それを画像形成装置本体側が読み出しして、種々
の制御をかける必要がある。

【００６２】本実施例の特徴は、図３に示すように、プ
ロセスカートリッジ１００に記憶手段６０を設け、この
記憶手段６０に記憶される画像印字量の積算値が所定の
値を超えると、それに応じて黒単色モード時の色画像形
成部Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩおける磁気ブラシ帯電器１０１
ｂ、１０２ｂ、１０３ｂの帯電スリーブ回転数を変化さ
せ、感光ドラム１０１ａ、１０２ａ、１０３ａの電荷注
入層の摩耗を抑え、画像流れを防止したことにある。

【００６３】記憶手段６０としては、信号情報を書き換
え可能に記憶、保持するものならば特に制限はないが、
たとえばＲＡＭや書き換え可能なＲＯＭ等の電気的な記
憶手段、磁気記録媒体や磁気バルブメモリ、光磁気メモ
リ等の磁気的記憶手段などが使用される。本実施例で
は、取り扱いやすさおよびコストの点から、不揮発性の
記憶手段であるＮＶ（ＮｏｎＶｏｌａｔｉｌｅ）ＲＡ
Ｍを使用した。

【００６４】上記の図３は、本実施例における黒単色モ
ード時の帯電スリーブの回転数制御機構を示すブロック
図で、カートリッジ１００、画像形成装置本体１２０お
よび印字データを印字可能な信号に変換するコントロー
ラ１２１が示される。

【００６５】本実施例では、画像形成開始から印字が行
われた量に対応する情報として、レーザーの点灯時間を
カウントして、カウント値を時間情報としてカートリッ
ジ１００内の記憶手段６０に記憶させている。

【００６６】図３において、ホストコンピュータ（図示
せず）等から入力される印字データｆｖはコントローラ
１２１に入力され、画像展開部４１でドットデータに展
開させる。展開された印字データは、一度画像メモリ４
２に蓄えられた後、画像データ出力部４３でシリアル信
号の画像信号として、電子写真画像形成装置本体１２０
に送られる。図３において、参照番号４４は画像クロッ
クを発生させる手段である。

【００６７】装置本体１２０に送られた画像信号は、変
調器２０により画像信号ｆｖに対応してレーザー２１を
オン／オフさせるレーザー入力電圧に変調される。すな
わちレーザー２１は変調器２０に接続され、その変調さ
れた信号に従って発光する。また変調器２０にはカウン
タ２２が接続されており、このカウンタ２２によって変
調器２０からレーザー２１への出力時間、すなわちレー
ザー２１から出力されるレーザービームの感光ドラム１
への露光時間に対応する時間情報が計測される。すなわ
ちカウンタ２２には水晶発振器のようなクロックパルス
発生手段２３が接続されており、レーザー発光信号が存
続している期間に受けたクロックパルス数をカウントし
た値を時間情報としている。ここで計測されたクロック
パルス数は読み出し／書き込み手段２４によって、カー
トリッジ内に装着されている記憶手段６０に加算して順
次書き込まれる。

【００６８】本実施例では、レーザーの露光時間をクロ
ック数により直接カウントしているため、たとえば画像
の高濃度部分に対してはレーザーの１ドットの画素に対
応する発光時間を長くし、画像の中間濃度部分に対して
は１ドットの画素に対応する発光時間を短くする多値信
号も画像信号として利用することができる。

【００６９】記憶手段６０に書き込まれた時間情報は、
読み出し／書き込み手段２４によって再び電子写真画像
形成装置本体１２０に書き込まれる。その値とＣＰＵ２
６内に予め設定されている所定の設定値とＣＰＵ２６が
比較して、その値が所定値より大きい場合は、黒単色モ
ード時の帯電スリーブ回転数を制御手段２８により切り
替える。

【００７０】所定の値は複数設定することができる。た
とえばａ、ｂの２つの値が設定された場合、記憶手段６
０から読み出された時間情報Ｔが、（ｉ）Ｔ＜ａの場
合、（ｉｉ）ａ≦Ｔ＜ｂの場合、（ｉｉｉ）ｂ≦Ｔの場
合とで、それぞれ（ｉ）常に回転、（ｉｉ）用紙が転写
領域を通過している間だけ回転、（ｉｉｉ）全く回転さ
せないの３段階で制御した。なお、ａ、ｂは画像比率６
％の原稿をそれぞれ１万枚、３万枚プリンとした場合に
相当する時間情報とした。

【００７１】つぎに、図４のフローチャートによって本
実施例の動作の流れを説明する。まず、プリントがスタ
ートして、黒単色モード１が設定され（ステップＳ
１）、プリントが実行されると（Ｓ２）、プリントによ
るレーザーの点灯時間に対応したクロックパルスのカウ
ント値ｔが計測され（Ｓ３）、記憶手段６０に読み出し
／書き込み手段２４によって加算書き込みされる（Ｓ
４）。記憶手段６０内に書き込まれたクロックパルスの
カウント値ｔの積算値Ｔは、再度装置本体１２０に読み
込まれ（Ｓ５）、設定された値ａ、ｂとの大小を順次比
較し（Ｓ６、Ｓ７）、黒単色モード時の帯電スリーブ回
転時間が決定され、設定される（Ｓ８、Ｓ９）。

【００７２】本実施例では、このような構成により、プ
リント原稿の画像比率に関係なく、磁気ブラシ帯電器１
０１ｂ〜１０３ｂの磁性粒子の劣化状況に対応して、黒
単色モード時の帯電スリーブの回転数を制御し、より無
駄に感光ドラム１０１ａ、１０２ａ、１０３ａの研磨を
することがなく、画像流れが防止でき、カラー画像のみ
をプリントした場合と同等の耐久寿命が維持できた。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、各像形
成手段は像担持体の表面を帯電し、像担持体に接触する
磁性粒子を担持して回転可能な帯電手段を備え、全色の
画像形成動作は行わない画像形成動作時、画像形成動作
を行わない像形成手段における帯電手段を回転させるこ
とで画像形成を行わない像担持体を磁性粒子で摺擦した
構成とされ、磁性粒子で画像形成に使用しない像担持体
を摺擦しているため像担持体の付着物が除去される。こ
れにより全像形成手段を使用しない画像形成の後に全色
の画像形成を行っても画像流れが発生しない。また、接
触帯電器として注入帯電方式の磁気ブラシ帯電器を用い
ることにより、帯電時の放電現象をなくすことができる
ので、より効果がある。またクリーナレスシステムを用
い、像担持体（感光体）に対する研磨力の比較的小さい
磁気ブラシを用いることにより、単色モード時に、画像
形成を行わない色の画像形成部の感光体を過度に劣化す
ることがない。また帯電器の劣化度合いに応じて、単色
モード時の回転数を制御することにより、画像流れを最
低限防止し、感光体を過度に研磨することなく、寿命を
維持することができる。プロセスカートリッジにおいて
は、カートリッジに記憶手段を設けることにより、個々
のカートリッジの使用状況に応じて単色モード時の帯電
装置の回転数を制御することが可能となる。

【００７４】本発明は、帯電スリーブ回転数の制御方法
や使用履歴の積算手段など、その他の各種の代替えが可
能である。さらに、タンデム方式において、各色の像担
持体（感光体）上のトナー像を転写媒体の用紙や樹脂シ
ートに直接転写するタイプだけでなく、転写媒体として
第２の像担持体（中間転写体）を使用し、その第２の像
担持体上に各色のトナー像を一旦転写して、その後、そ
れらのトナー像を改めて用紙等に一括して転写するタイ
プの画像形成装置であっても、全く同等の効果が得られ
るのは明白である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す断面図
である。

【図２】本発明で用いた２成分現像装置を示す断面図で
ある。

【図３】本発明の他の実施例における画像形成装置の動
作を説明するブロック図である。

【図４】図３の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

８搬送ベルト２２カウンタ２６ＣＰＵ６０記憶手段１００プロセスカートリッジ１０１ａ〜１０４ａ感光ドラム１０１ｂ〜１０４ｂ接触帯電器１０１ｃ〜１０４ｃ転写帯電器１０１ｄ〜１０４ｄ現像器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村要一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 (72)発明者福島聡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 (72)発明者大木誠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 (72)発明者松崎茂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 (56)参考文献特開平７−281508（ＪＰ，Ａ) 特開平10−186773（ＪＰ，Ａ) 特開平９−244352（ＪＰ，Ａ) 特開平８−272183（ＪＰ，Ａ) 特開平９−34326（ＪＰ，Ａ) 特開平11−2939（ＪＰ，Ａ) 特開平６−27837（ＪＰ，Ａ) 特開平３−253877（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−249164（ＪＰ，Ａ) 特開平９−96948（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 15/02 - 15/02 103

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の像担持体と、前記複数の像担持体
上に複数色のトナー像をそれぞれ形成する複数の像形成
手段とを有し、前記複数の像形成手段により前記複数の
像担持体上に形成された前記複数色のトナー像を転写媒
体に転写する画像形成装置において、前記各像形成手段は前記像担持体の表面を帯電し、前記
像担持体に接触する磁性粒子を担持して回転可能な帯電
手段を備え、全色の画像形成動作は行わない画像形成動
作時、画像形成動作を行わない像形成手段における前記
帯電手段を回転させることで画像形成を行わない像担持
体を磁性粒子で摺擦したことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】前記帯電手段は回転する回転部材を備
え、前記磁性粒子は前記回転部材上に担持される請求項
１の画像形成装置。
【請求項３】前記回転部材は内部に磁性体を備えた非
磁性部材からなり、前記磁性体の磁力により前記非磁性
部材の回転部材上に前記磁性粒子が担持される請求項１
または２の画像形成装置。
【請求項４】前記磁性粒子の体積抵抗値が１０²〜１
０¹⁰Ωｃｍである請求項１〜３のいずれかの項に記載の
画像形成装置。
【請求項５】前記帯電手段により前記像担持体を帯電
する帯電極性とトナーの帯電極性とは同極性である請求
項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記画像形成装置は、前記像担持体上の
トナー像を転写媒体に転写終了後であって、前記帯電手
段により前記像担持体を帯電する前に、前記像担持体上
に残留するトナーを前記像担持体の帯電極性とは逆極性
に帯電する第２の帯電手段を有する請求項５の画像形成
装置。
【請求項７】前記第２の帯電手段により帯電後、前記
像担持体上に残留するトナーが、前記像形成手段の現像
手段により回収される請求項６の画像形成装置。
【請求項８】前記画像形成動作を行わない像形成手段
における前記帯電手段の回転時間または回転時間と印加
電圧を、画像形成を行う像形成手段における前記帯電手
段の回転時間の条件または回転時間と印加電圧の条件と
異ならせる請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形
成装置。
【請求項９】前記画像形成動作を行わない像形成手段
における前記帯電手段の回転時間または回転時間と印加
電圧を、画像形成を行わない像形成手段における過去の
画像形成量の積算値に応じて変化させる請求項８の画像
形成装置。
【請求項１０】前記画像形成装置は、装置本体に着脱
自在な複数のプロセスカートリッジを備え、前記各プロ
セスカートリッジは、少なくとも像担持体としての電子
写真感光体と、前記像形成手段と、プロセスカートリッ
ジに関する情報を記憶して、その記憶された情報が前記
装置本体により読み出される読み出し／書き込み可能な
記憶手段とを有し、前記装置本体は、前記プロセスカー
トリッジの使用量もしくは印字量に関する情報を、前記
記憶手段に対し書き込み／読み出しを行う手段と、前記
プロセスカートリッジの使用量もしくは印字量に関する
情報をカウントして、その情報を前記記憶手段に記憶さ
れている情報に加算して、前記書き込み／読み出しを行
う手段を介して前記記憶手段に書き込ませるカウント手
段と、前記プロセスカートリッジの使用量もしくは印字
量の積算値に関する設定値を記憶する設定記憶手段と、
前記プロセスカートリッジの使用量もしくは印字量の積
算値と前記設定記憶手段に記憶された設定値を比較する
比較手段とを有し、前記複数の像形成手段による前記複
数の像担持体に対する複数色の画像形成のうちの少なく
とも全色の画像形成動作は行わない画像形成動作時、前
記比較手段により、前記記憶手段から読み出された前記
プロセスカートリッジの使用量もしくは印字量の積算値
と、前記記憶設定手段に予め記憶された設定値とを比較
し、その大小関係に応じて、前記画像形成動作を行わな
い像形成手段における前記帯電手段の回転時間の条件ま
たは回転時間と印加電圧の条件を変更する請求項９の画
像形成装置。
【請求項１１】前記転写媒体は、前記像担持体上のト
ナー像が転写される紙または樹脂シートである請求項１
〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記転写媒体は、前記像担持体上のト
ナー像を紙または樹脂シートに転写する前に、前記像担
持体上のトナー像が中間的に転写される第２の像担持体
である請求項１〜１１のいずれかの項に記載の画像形成
装置。