JPH0619274A

JPH0619274A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0619274A
Application number: JP40007590A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1990-12-01
Filing date: 1990-12-01
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】ブラシ帯電手段に付着あるいは混入した付着
物を除去して、帯電性能を回復させ、画質の安定性を向
上させる。【構成】画像形成時にはブラシ帯電手段20の導電性円
筒22と感光体ドラム10との間に電圧を印加して、該感光
体ドラム10を一様に帯電させると共に、非画像形成部あ
るいは非画像形成時には、導電性円筒22に印加する電圧
極性を前記帯電時とは反対に設定することにより、ブラ
シ帯電手段20混入した付着物を除去することができる画
像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式により像
形成体上にトナー像を形成し、転写材上に転写して画像
を得るようにした画像形成装置に関する。特に、像形成
体を一様に帯電させる手段としてブラシ帯電手段を用い
たプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式による画像形成装置
において、感光体ドラム等の像形成体の帯電には、一般
にコロナ帯電器が使用されていた。このコロナ帯電器
は、高電圧を放電ワイヤに印加して、放電ワイヤの周辺
に強電界を発生させ気体放電を行うもので、その際発生
する電荷イオンを像形成体に吸着させることにより帯電
が行われる。

【０００３】このような従来の画像形成装置に用いられ
ているコロナ帯電器は、像形成体と機械的に接触するこ
となく帯電させることができるため、帯電時に像形成体
を傷付けることがないという利点を有している。しかし
ながら、このコロナ帯電器は高電圧を使用するために感
電したり、リークする危険があり、かつ気体放電に伴っ
て発生するオゾンが人体に有害であり、像形成体の寿命
を短くするという欠点を有していた。

【０００４】また、コロナ帯電器による帯電電位は温
度，湿度に強く影響されるので不安定であり、さらに、
コロナ帯電器では高電圧入力後に安定した帯電電位を得
るには数秒程度の時間が必要であって、通信端末機や情
報処理装置として電子写真式画像形成装置を利用する場
合の大きな欠点となっている。

【０００５】このようなコロナ帯電器の多くの欠点は、
帯電を行うのに気体放電を伴うことに原因がある。

【０００６】そこで、コロナ帯電器のような気体放電を
行わず、しかも像形成体に機械的損傷を与えることな
く、該像形成体を帯電させることのできる帯電装置とし
て、マグネットを内包した円筒上に磁性粒子を吸着して
磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシで像形成体の表面
を摺擦することにより帯電を行うようにした帯電装置が
特開昭53-133569号公報に開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭53-133569号公報に開示された帯電装置において
は、磁気ブラシにトナーやゴミが付着しやすく、付着し
たトナーやゴミにより磁気ブラシの電気抵抗が増加する
など磁気ブラシの帯電性能が低下し、像形成体を完全に
安定して一様に帯電させることはできなくなり、ひいて
は形成される画像の画質の低下を招くという問題点があ
る。

【０００８】本発明はこれら問題点を解決するためにな
されたもので、本発明の目的は、ブラシ帯電手段に付着
したトナーやゴミ等を除去し、ブラシ帯電手段の帯電性
能を回復することができる画像形成装置の提供にある。
また、オゾンの発生がなく、ブラシ帯電性能を安定さ
せ、像形成体上を極めて安定した均一な帯電をさせるこ
とができ、高画質の画像を安定して形成できる画像形成
装置を提供することを目的としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体上
を一様帯電させる帯電手段と、該像形成体上に画像信号
に基づいて露光を行い静電潜像を形成する露光手段と、
該潜像を現像剤により可視画像にする現像手段と、該可
視画像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の像形
成体をクリーニングするクリーニング手段とを有する画
像形成装置において、前記帯電手段は、前記像形成体に
対し摺接あるいは相対的に移動するブラシ状部材を有
し、画像形成部あるいは画像形成時に該ブラシ状部材に
電圧を印加して前記像形成体を一様に帯電させるととも
に、非画像形成部あるいは非画像形成時には前記電圧極
性とは逆の電圧極性の電圧を前記ブラシ状部材に印加す
ることを特徴とする画像形成装置によって達成される。

【００１０】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例について
説明する。第１図は、本発明を適用した画像形成装置の
構成の概要を示す概略構成図である。同図において、感
光体ドラム10は、矢示(時計)方向に回転する感光層を塗
布あるいは蒸着された像形成体であり、その周縁部には
後述する帯電手段20、除電器12、露光手段（図示せず）
からの像露光Ｌ、現像手段30、転写手段13、クリーニン
グ手段50等が設けられている。

【００１１】本実施例の画像形成プロセスの基本動作
は、図示しない操作部より画像形成開始指令が図示しな
い制御部に送出されると、該制御部の制御により、感光
体ドラム10は矢示方向に回転を始める。感光体ドラム10
の回転に従いその周面は、後述する帯電手段20により一
様に帯電して除電器12を通過する。この帯電に関しては
後段において詳述する。除電器12は前記制御部の制御に
よって、画像領域の外側に当たる枠部分を、例えばＬＥ
Ｄによる照射を行い除電する。ただし除電器12は後述す
る反転現像においては不要となる。感光体ドラム10上に
は、図示しない原稿像を走査する走査露光手段や、画像
書き込み装置等からの例えばレーザビームＬによる画像
の書き込みが行われ、画像に対応した静電潜像が形成さ
れる。

【００１２】現像器30内には２成分現像剤があって撹拌
スクリュー33A,33Bによって撹拌されたのち、マグネッ
トローラ32の外側にあって回転する現像スリーブ31外周
に付着して現像剤の磁気ブラシを形成し、現像スリーブ
31には所定のバイアス電圧が印加されて、感光体ドラム
10に対向した現像領域において現像が行われる。ここ
で、一般の走査光学系を用いての潜像形成時には正規現
像がなされ、レーザビームによる像露光がなされたとき
は通常、反転現像がなされる。感光体ドラム10上の前記
静電潜像は、現像器30によって現像され可視のトナー像
となる。

【００１３】給紙カセット40からは、記録紙Ｐが一枚ず
つ第１給紙ローラ41によって繰り出される。この繰り出
された記録紙Ｐは、感光体ドラム10上の前記トナー像と
同期して作動する第２給紙ローラ42によって感光体ドラ
ム10上に送出される。そして転写ローラ13の作用によ
り、感光体ドラム10上のトナー像が記録紙Ｐ上に転写さ
れ、感光体ドラム10上から分離される。トナー像を転写
された記録紙Ｐは搬送手段80を経て図示しない定着装置
へ送られ、熱定着ローラ及び圧着ローラによって挟持さ
れ、溶融定着されたのち装置外へ排出される。記録紙Ｐ
に転写されずに残ったトナーを有して回転する感光体ド
ラム10の表面は、ブレード51等を備えたクリーニング装
置50により掻き落とされ清掃されて次回の画像形成に待
機する。

【００１４】次に、帯電手段20を説明する前に先ず、磁
気ブラシ帯電におけるブラシの穂を形成する磁性粒子21
について説明する。

【００１５】磁性粒子21の粒径に関し、一般に磁性粒子
21の平均粒径が大きいと、導電性円筒22上に形成される
磁気ブラシの穂の状態が荒いために、電界により振動を
与えながら帯電しても、磁気ブラシにムラが現れ易く、
帯電ムラの問題が起こる。この問題を解消するには、キ
ャリヤ粒子の平均粒径を小さくすればよく、実験の結
果、平均粒径200μm以下でその効果が現れ初め、特に10
0μm以下になると、実質的にの問題が生じなくなること
が判明した。

【００１６】しかし、粒子が細か過ぎると帯電時に感光
体ドラム10面に付着するようになったり、飛散し易くな
ったりする。これらの現象は、粒子に作用する磁界の強
さ、それによる粒子の磁化の強さにも関係するが、一般
的には、粒子の平均粒径が30μm以下に顕著に現れるよ
うになる。なお、現像スリーブ31表面での磁界は400ガ
ウス以上、好ましくは500〜1500ガウスが好ましい。ま
たキャリアの磁化の強さは20〜200emu/gのものが好まし
く用いられる。

【００１７】以上から、磁性粒子21の粒径は、平均粒径
が200μm以下、特に好ましくは100μm以下30μm以上で
あることが好ましい。

【００１８】このような磁性粒子21は、磁性体として従
来の磁性キャリヤ粒子におけると同様の、鉄，クロム，
ニッケル，コバルト等の金属、あるいはそれらの化合物
や合金、例えば四三酸化鉄，γ−酸化第二鉄，二酸化ク
ロム，酸化マンガン，フェライト，マンガン−銅系合
金、と云った強磁性体の粒子、又はそれら磁性体粒子の
表面をスチレン系樹脂，ビニル系樹脂，エチレン系樹
脂，ロジン変性樹脂，アクリル系樹脂，ポリアミド樹
脂，エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂等の樹脂で被覆す
るか、あるいは、磁性体微粒子を分散して含有した樹脂
で作るかして得られた粒子を従来公知の平均粒径選別手
段で粒径選別することによって得られる。

【００１９】なお、磁性粒子21を球状に形成すること
は、導電性円筒22に形成される粒子層が均一となり、ま
た、導電性円筒22に高いバイアス電圧を均一に印加する
ことが可能となると云う効果も与える。即ち、磁性粒子
21が球形化されていることは、（１）一般に、磁性粒子
21は長軸方向に磁化吸着され易いが、球形化によってそ
の方向性が無くなり、したがって、層が均一に形成さ
れ、局所的に抵抗の低い領域や層厚のムラの発生を防止
する、（２）磁性粒子21の高抵抗化と共に、従来の粒子
に見られるようなエッジ部が無くなって、エッジ部への
電界の集中が起こらなくなり、その結果、後述する導電
性円筒22に高いバイアス電圧を印加しても、感光体ドラ
ム10面に均一に放電して帯電ムラが起こらない、と云う
効果を与える。

【００２０】以上のような効果を奏する球形粒子にはキ
ャリヤ粒子の抵抗率が10³Ω・cm以上、好ましくは10⁵Ω・
cm以上、特に10¹²Ω・cm以下であるように帯電性の磁性
粒子21を形成したものが好ましい。この抵抗率は、粒子
を0.50cm²の断面積を有する容器に入れてタッピングし
た後、詰められた粒子上に１kg/cm²の荷重を掛け、荷重
と底面電極との間に1000V/cmの電界が生ずる電圧を印加
したときの電流値を読み取ることで得られる値であり、
この抵抗率が低いと、導電性円筒22にバイアス電圧を印
加した場合に、磁性粒子21に電荷が注入されて、感光体
ドラム10面に磁性粒子21が付着し易くなったり、あるい
はバアイス電圧のブレークダウンが起こり易くなったり
する。また、抵抗率が高いと電荷注入が行われず帯電が
行われない。

【００２１】以上を総合して、磁性粒子21は、少なくと
も長軸と短軸の比が３倍以下であるように球形化されて
おり、針状部やエッジ部等の突起が無く、抵抗率が10⁵
Ω・cm以上好ましくは10¹²Ω・cm以下であることが適正条
件である。そして、このような球状の磁性粒子21は、磁
性体粒子にできるだけ球形のものを選ぶこと、磁性体微
粒子分散系の粒子では、できるだけ磁性体の微粒子を用
いて、分散樹脂粒子形成後に球形化処理を施すこと、あ
るいはスプレードライの方法によって分散樹脂粒子を有
すること等によって製造される。

【００２２】なお、本実施例において、磁性粒子21は、
導電性を有するようコーティングした球形フェライト粒
子を用い、良好な帯電を行うために、外形は真球で粒径
50μm、比抵抗10⁸Ω・cmに調整されている。

【００２３】第２図は、第１図の静電記録装置等におけ
る帯電手段20の一実施例を示す断面図である。なお、同
図中の感光体ドラム10は、導電基材10bとその表面を覆
う感光体層10aとからなり、導電基材10bは接地されてい
る。

【００２４】ここで、磁性粒子21による磁気ブラシの穂
を形成する導電性円筒22について述べる。

【００２５】磁性粒子21による磁気ブラシの穂を形成す
る導電性円筒22は、バイアス電圧を印加し得る非磁性金
属で形成された円筒であり、後述する固定されたマグネ
ット23に対して回動可能になっている。特に、表面に粒
子層が形成される導電性円筒22の内部に複数の磁極を有
するマグネット23が設けられている構造のものが好まし
く用いられる。該導電性円筒22の内部に配置された柱状
のマグネット棒（ロール）であるマグネット23は、同図
においてＳ極及びＮ極を配置するよう着磁されている。
このような導電性円筒22においては、マグネット23との
相対的な回転によって、導電性円筒22の表面に形成され
る粒子層が波状に起伏して移動するようになるから、新
しい磁性粒子21が次々と供給され、スリーブ表面の粒子
層に多少の層厚の不均一があっても、その影響は上記波
状の起伏によって実際上問題とならないように十分カバ
ーされる。

【００２６】そして、導電性円筒22の回転あるいはさら
にマグネット23の回転による磁性粒子21の搬送速度は、
感光体ドラム10の移動速度と殆ど同じか、それよりも早
いことが好ましい。また、導電性円筒22の回転による搬
送方向は、同方向が好ましい。同方向の方が反対方向の
場合よりも帯電の均一性に優れている。すなわち、導電
性円筒22は、感光体ドラム10との対向位置で感光体ドラ
ム10の移動方向と同方向に1.2〜2.0倍の周速度で回転さ
せられることが好ましい。しかし、それらに限定される
ものではない。

【００２７】また、導電性円筒22上に形成する粒子層の
厚さは、規制板によって十分に掻き落されて均一な層と
なる厚さであることが好ましく、そして、導電性円筒22
と感光体ドラム10との間隙は100〜5000μmが好ましい。
導電性円筒22と感光体ドラム10の表面間隙が100μmより
も狭くなり過ぎると、それに対して均一な帯電作用する
磁気ブラシの穂を形成するのが困難となり、また、十分
な磁性粒子21を帯電部に供給することもできなくなっ
て、安定した帯電が行われなくなるし、間隙が5000μm
を大きく超すようになると、粒子層が荒く形成されて帯
電ムラが起き易く、また、電荷注入効果が低下して十分
な帯電が得られないようになる。

【００２８】第２図におけるバイアス電源24は、前記導
電性円筒22と導電基材10bとの間にバイアス電圧を付与
する電源であり、後述する電源制御手段29により制御さ
れている。導電性円筒22はこのバイアス電源24を介して
接地されている。

【００２９】前記バイアス電源24は、電源制御手段29に
より制御されており、画像形成時には帯電すべき電圧と
同じ値に設定された直流成分に交流成分を重畳した交流
バイアス電圧を供給する電源で、保護抵抗28を介して導
電性円筒22と感光体ドラム10との間の間隙の大きさ、感
光体ドラム10に帯電する帯電電圧等によって異なるが、
間隙は0.1〜５mmの間に保持され、帯電すべき電圧とほ
ぼ同じ500〜1000Vの直流成分に、Peak−Peak電圧(Ｖp−
p）として200〜3500Vの交流成分を重畳した交流バイア
ス電圧を供給することにより、一様帯電の好ましい帯電
条件を得ることができた。

【００３０】一方、非画像形成時には、電源制御手段29
は、前記帯電時とは逆極性の直流成分に交流成分を重畳
した交流バイアス電圧を供給するように前記バイアス電
源24を制御する。すなわち、-100V〜-1000Vの直流電圧
に、（Ｖp−p）として200〜3500Vの交流成分を重畳した
交流バイアス電圧を供給することにより、磁性粒子21に
付着したトナーが感光体ドラム10に移動し、感光体ドラ
ム10上に付着する。なお、この場合、交流成分の電圧を
も前記帯電時とは逆極性の交流成分としてもよい。さら
に、本実施例のように直流成分に交流成分を重畳するの
ではなく、直流成分のみを印加してもよいが、交流成分
も重畳した方がより効果的に、磁性粒子21に付着したト
ナーやゴミ等を除去することができる。

【００３１】なお、上記バイアス電源24では、DC成分は
定電圧制御を、交流成分は定電流制御が行われているこ
とはいうまでもない。

【００３２】第２図におけるケーシング25は、前記磁性
粒子21を貯蔵する貯蔵部であり，このケーシング25内に
前記導電性円筒22とマグネット23が配置されており、ま
たケーシング25の出口には規制板26が設けてあって、導
電性円筒22に付着して搬出される磁性粒子21層の厚さを
規制するようになっていて、感光体ドラム10と導電性円
筒22との間隙は厚さを規制された磁性粒子21層で接続さ
れる。

【００３３】次に、前述した帯電手段20による感光体ド
ラム10の帯電動作について説明する。

【００３４】感光体ドラム10を矢示方向に回転させなが
ら導電性円筒22を矢示同方向に感光体ドラム10の周速度
の1.2〜2.0倍の周速度で回転させると、導電性円筒22に
付着・搬送される磁性粒子21層はマグネット22の磁力線
により導電性円筒22上の感光体ドラム10との対向位置で
磁気的に連結して一種のブラシ状になり、いわゆる磁気
ブラシが形成される。そして、磁気ブラシは導電性円筒
22の回転方向に搬送されて感光体ドラム10の感光体層10
aに接触し摺擦する。導電性円筒22と感光体ドラム10と
の間には電源制御手段29により制御されたバイアス電源
24により、直流成分に交流成分を重畳した交流バイアス
電圧がかけられているので、導電性の磁性粒子21を経て
感光体層10aに電荷が注入されて帯電が行われる。この
場合、特にバイアス電圧を交流バイアス電圧としている
ので、磁気ブラシからの電荷注入に振動を与えることに
なり、極めて安定した均一な帯電を行うことができる。
撹拌板27は、磁性粒子21の偏りを修正する板状部材を軸
の回りに有する回転体である。

【００３５】なお、以上の実施例において、スリーブ２
に印加する交流電圧成分の周波数と電圧を変化させた結
果を第３図に示した。

【００３６】第３図において、縦線で陰を有した範囲が
絶縁破壊の生じ易い範囲、斜線で陰を付した範囲が帯電
ムラを生じ易い範囲であり、陰を付してない範囲が安定
して帯電の得られる好ましい範囲である。図から明らか
なように、好ましい範囲は、交流電圧成分の変化によっ
て多少変化する。なお、交流電圧成分の波形は、正弦波
に限らず、矩形波や三角波であってもよい。また第３図
において、散点状の陰を施した低周波領域は、周波数が
低いために帯電ムラが生ずるようになる範囲である。

【００３７】本実施例において非帯電とするには、電源
制御手段29によりバイアス電圧の直流成分を零とするよ
うに制御することによって行うことができる。また、マ
グネット22の磁極のＮＳ方向を感光体ドラム10の対向部
の接線と平行となるよう回動させると、磁気ブラシの穂
が水平磁界により感光体ドラム10との対向部の接線方向
と平行となり、磁気ブラシの先端は感光体ドラム10より
離されるので非帯電とすることができる。

【００３８】一方、長期使用等によって感光体ドラム10
表面にクリーニング手段50によってクリーニングされず
に残留したトナーの磁性粒子21層内への混入が多くなる
と磁気ブラシの抵抗が高くなり帯電効率が損なわれ、帯
電性能が低下するので、混入したトナーの除去をしなけ
ればならない。このために、前述した感光体ドラム10の
帯電時とは異なり、導電性円筒22と感光体ドラム10との
間には電源制御手段29により制御されたバイアス電源24
により、前記帯電時とは逆の極性の直流成分に交流成分
を重畳した交流バイアス電圧が印加されているので、磁
性粒子21に付着あるいはケーシング25内に混入したトナ
ーやゴミが感光体ドラム10へと移動し、付着する。この
場合、特にバイアス電圧を交流バイアス電圧としている
ので、効率良くトナーやゴミを磁性粒子21から感光体ド
ラム10へと移動・付着させることができ、磁性粒子21に
混入・付着したトナー等を除去することができる。

【００３９】上述の付着物の除去のタイミングとして、
非画像形成時、例えば、画像形成装置に電源投入時のセ
ットアップ時行うことができる。あるいは、画像形成時
において画像形成される画像と画像との間の非画像形成
部に付着物を除去することにより、連続画像形成を行う
場合でも画質の低下は生じないこととなる。

【００４０】いずれにせよ、磁性粒子21に蓄積した付着
物を感光体ドラム10に付着させ、クリーニング手段50に
より一括して付着物を除去することにより、帯電手段20
をリフレッシュして、帯電性能を回復させることによ
り、常に安定した帯電を行うことができるばかりでな
く、感光体ドラム10表面も常に清浄な状態を維持でき
る。従って、形成されるトナー画像の画質を低下させる
ことなく、常に安定した画像形成を行うことができる。

【００４１】なお、本実施例では、ブラシ帯電手段とし
て磁性粒子21を用いた磁気ブラシに関して述べたが、こ
れに限られるものではなく、ファブラシ等既存のブラシ
帯電手段にも適用できることは言うまでもない。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は非画像形
成部あるいは非画像形成時に、ブラシ帯電手段に印加す
る電圧極性を帯電時とは反対に設定することにより、ブ
ラシ帯電手段混入した付着物を除去することができる画
像形成装置を提供するものである。

【００４３】その結果、ブラシ帯電手段に付着したトナ
ーやゴミ等の付着物を除去し、ブラシ帯電手段の帯電性
能を回復することができる。また、オゾンの発生がな
く、ブラシ帯電性能を安定させ、像形成体上を極めて安
定した均一な帯電をさせることができ、高画質の画像を
安定して形成できるという効果を奏する。さらに、付着
物を像形成体に付着させ、ブラシ帯電手段をリフレッシ
ュするだけでなく、クリーニング手段の作用と相俟っ
て、一括して不要となったトナー等付着物を除去できる
ので、画質の安定性を向上するという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は、本発明を適用した画像形成装置の構
成の概略を示す概略構成図である。

【図２】第２図は、本発明の帯電装置の一実施例を示す
断面図である。

【図３】第３図は、交流電圧成分の周波数と電圧を変化
させたときの帯電特性図である。

【符号の説明】

10 感光体ドラム 20 帯電装置 21 磁性粒子 22 導電性円筒 23 マグネット 24 バイアス電源 25 ケーシング 26 規制板 28 保護抵抗 29 電源制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体上を一様帯電させる帯電手段
と、該像形成体上に画像信号に基づいて露光を行い静電
潜像を形成する露光手段と、該潜像を現像剤により可視
画像にする現像手段と、該可視画像を転写材上に転写す
る転写手段と、転写後の像形成体をクリーニングするク
リーニング手段とを有する画像形成装置において、前記
帯電手段は、前記像形成体に対し摺接あるいは相対的に
移動するブラシ状部材を有し、画像形成部あるいは画像
形成時に該ブラシ状部材に電圧を印加して前記像形成体
を一様に帯電させるとともに、非画像形成部あるいは非
画像形成時には前記電圧極性とは逆の電圧極性の電圧を
前記ブラシ状部材に印加することを特徴とする画像形成
装置。
【請求項２】前記画像形成部あるいは前記画像形成時
において前記ブラシ状部材に印加する電圧が直流成分に
交流成分を重畳した交流バイアス電圧であることを特徴
とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記ブラシ状部材は、磁極を配置したマ
グネットローラの外周を回転可能に配置された円筒と、
該円筒部分に付着した磁性粒子層から構成されることを
特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装
置。
【請求項４】前記非画像形成部あるいは前記非画像形
成時において、前記ブラシ状部材に画像形成時とは逆の
電圧極性の直流成分に交流成分を重畳した交流バイアス
電圧を印加することを特徴とする請求項２または請求項
３記載の画像形成装置。