JPH06230655A

JPH06230655A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06230655A
Application number: JP1654893A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田; Kunio Shigeta; 邦男重田; Yukie Hosokoshizawa; 幸恵細越澤; Masakazu Fukuchi; 真和福地; Shizuo Morita; 静雄森田; Hiroyuki Nomori; 弘之野守
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1993-02-03
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1994-08-19

Abstract

(57)【要約】【目的】オゾンの発生がなく像形成体の絶縁破壊を起
こさないで、帯電のＯＮ／ＯＦＦ切替が容易で、安定し
た均一な帯電を行うことのできる画像形成装置を提供す
る。【構成】像形成体と接触し、直流成分と交流成分とか
らなるバイアスを印加して像形成体の帯電を行う接触帯
電装置を有する画像形成装置において、直流成分は放電
開始電圧以下に設定し、非帯電時には交流成分の印加を
停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、静電
記録装置等の像形成体を帯電し、静電転写プロセスを利
用する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。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によるノ
イズ発生が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。

【０００４】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。

【０００５】そこで、コロナ帯電器のような高圧の気体
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、ローラ帯電の提案がなされまた磁石体を内包し
た円筒状の搬送担体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59-1
33569号、特開平4-21873号、特開平4-116674号公報に開
示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に開示された帯電装置においても、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いという問題点
がある。即ち、帯電領域において前記円筒状の磁性粒子
搬送担体表面上の磁性粒子は磁力線に沿って鎖状になり
磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを通して帯電が行
われるが、この場合搬送担体と像形成体との最近接位置
では磁性粒子が圧縮され磁気ブラシの電気抵抗が低くな
るため、像形成体の一部に低抵抗部分があるとこの部分
に電流が流れ磁気ブラシ全体の電圧が下がり、不良部分
によって磁気ブラシが当接している像形成体10の帯状の
領域全てが帯電不良となり、場合によってはバイアス電
源も破損するという問題点がある。また逆に帯電領域に
おける磁気ブラシが粗の状態にあると帯電時に像形成体
に磁性粒子の付着が生じ、このことは像形成体のダメー
ジにもつながる。

【０００７】本発明はこれらの点を解決して、像形成体
の絶縁破壊やオゾンの発生がなく、極めて安定した均一
な帯電を行うことができ、かつ帯電のＯＮ／ＯＦＦの切
換えが容易になされる帯電装置を備えた画像形成装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体と
接触し、直流成分と交流成分とからなるバイアスを印加
して前記像形成体の帯電を行う磁気ブラシを用いた接触
帯電装置を有する画像形成装置において、交流成分の電
圧変化に対して帯電電位が飽和する交流成分の電圧をＶ
^S _P-Pとする時前記交流成分の電圧Ｖ_P-Pは0.3×Ｖ^S _P-P≦
Ｖ_P-P≦0.9×Ｖ^S _P-P特に好ましくは0.4×Ｖ^S _P-P≦Ｖ_P-P
≦0.8×Ｖ^S _P-Pに設定されることを特徴とする画像形成
装置によって達成される。なおＶ_P-Pはバイアスの電圧
の最大値と最小値との差の絶対値である。

【０００９】なお上記の画像形成装置における好ましい
実施様態は、帯電開始時は磁気ブラシの移動を開始する
前に交流成分の印加を開始し、停止時には磁気ブラシの
移動を停止した後前記接触帯電装置の交流成分の印加を
停止するようにした態様である。

【００１０】

【作用】像形成体に接触して帯電を行う接触帯電装置に
おいては、印加する直流及び交流の電圧成分と、この印
加によって帯電する像形成体（感光体）の帯電電位との
関係は図３（ａ）に示すようになっている。図３（ａ）
は横軸に磁気ブラシに印加される直流電圧を縦軸に感光
体の帯電電位の関係を示す。磁気ブラシに直流成分に加
え、交流成分を増加していくに従い、放電により印加さ
れる直流バイアスと帯電電位とは直線的な比例関係を生
じるようになる。印加される交流バイアスが低いときは
帯電電位は低く、帯電の不均一性も大きい。振幅を大き
くしていくに従い帯電の均一性から好ましい結果が得ら
れた。図３（ｂ）は横軸に磁気ブラシに印加される交流
バイアス成分を、縦軸に感光体の帯電電位を示す。磁気
ブラシに一定の直流成分を加え交流成分を増加していく
に従い（ここでは印加バイアスのpeak-to-peakをＶ_P-P
としている。）帯電電位が増加していくが、Ｖ^S _P-Pを越
えると帯電電位は、印加している直流電圧とほぼ同じ値
で飽和する結果が得られる。

【００１１】しかし、帯電の均一性からは高いＶ_P-Pを
採ることが好ましいが、帯電電流が過度になり、オゾン
発生量の増加、感光体の電気的ダメージも増加する。

【００１２】感光体での帯電電位が高く設定された画像
形成装置においては、直流及び交流の高電圧のバイアス
が印加されることとなるので、感光体は絶縁破壊が生じ
たりダメージを受けることが多くなり、オゾン発生も多
くなる。またこの高電圧の直流成分と交流成分の印加電
圧で、感光体上には放電と電荷移動によって一定の電位
が帯電してしまい、磁性粒子の感光体への付着も生じ易
くなる。本発明は感光体の交流成分の帯電電流を低くお
さえてＶ_P-Pを飽和帯電電位を与えるＶ^S _P-Pの0.3〜0.9
に設定するようにしたもので、この条件を満足させるよ
うにしたものである。直流に交流のバイアス電圧を重畳
して感光体の帯電を行うときは、交流バイアスの印加を
停止すると殆んど帯電はなされない。従って本発明にお
いては感光体の帯電は交流バイアスのＯＮ／ＯＦＦのみ
によってこれを実現することができる。又、磁性粒子の
感光体への付着は磁気ブラシを移動させない時は、バイ
アスの印加に限らず起こりずらい。それ故、帯電開始時
は直流バイアスあるいは交流バイアスのＯＮ後に磁気ブ
ラシの移動を行い、帯電停止時は、直流バイアスあるい
は交流バイアスのＯＦＦ前に磁気ブラシの移動を停止す
ることが好ましい。図４は本発明の画像形成装置におけ
る帯電及び画像形成のタイミングテーブルを示したもの
で、感光体に直流成分のみが印加される範囲について
は、接触帯電装置に付着したトナーの排出領域として使
用することができる。

【００１３】

【実施例】本発明の画像形成装置の帯電は磁気ブラシ帯
電による接触帯電でもローラ帯電による接触帯電でもよ
いが、磁気ブラシ帯電装置を用いた画像形成装置につい
て説明する。

【００１４】本発明の実施例を説明する前に磁性粒子の
粒径及び搬送担体の条件について説明する。一般に磁性
粒子の平均粒径(重量平均)が大きいと、（イ）搬送担体
上に形成される磁気ブラシの穂の状態が粗いために、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、磁性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(重量平均)150μm以下でその効果
が現れ初め、特に100μm以下になると、実質的に（イ）
の問題が生じなくなることが判明した。しかし、粒子が
細か過ぎると帯電時像形成体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（重量平均）
が15μm以下に顕著に現れるようになる。なお、磁化の
強さは20〜200emu/g、更に好ましくは30〜80emu/gのも
のが好ましく用いられる。

【００１５】以上から、磁性粒子の粒径は、平均粒径
（重量平均）が150μm以下15μm以上、特に好ましくは1
00μm以下30μm以上であることが好ましい。

【００１６】このような磁性粒子は、磁性体として従来
の二成分現像剤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。

【００１７】なお、磁性粒子を球状に形成することは、
搬送担体に形成される粒子層が均一となり、また搬送担
体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、磁性粒子が球形化されて
いることは、（１）一般に、磁性粒子は長軸方向に磁化
吸着され易いが、球形化によってその方向性が無くな
り、従って、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、磁性粒子搬送担体に高いバイアス電圧を
印加しても、像形成体面に均一に放電して帯電ムラが起
こらない、という効果を与える。

【００１８】以上のような効果を奏する球形粒子には磁
性粒子の抵抗率が10³Ω・cm以上10¹²Ω・cm以下特に10⁴Ω
・cm以上10⁹Ω・cm以下であるように導電性の磁性粒子を
形成したものが好ましい。この抵抗率は、粒子を0.50cm
²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1,000Ｖ/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、搬送担体にバイアス電圧を印加した場合
に、磁性粒子に電荷が注入されて、像形成体面に磁性粒
子が付着し易くなったり、あるいはバイアス電圧による
像形成体の絶縁破壊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。

【００１９】さらに、本発明に用いられる磁性粒子は、
それにより構成される磁気ブラシが振動電界により軽快
に動き、しかも外部飛散が起きないように、比重の小さ
く、かつ適度の最大磁化を有するものが望ましい。具体
的には真比重が６以下で最大磁化が30〜100emu/gのもの
を用いると好結果が得られることが判明した。

【００２０】以上を総合して、磁性粒子は、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、抵抗率が好まし
くは10⁴Ω・cm以上10⁹Ω・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形成する
こと等によって製造される。

【００２１】また、磁気ブラシにトナーが混入すると、
トナーは絶縁性が高いため帯電性が低下し帯電ムラを生
じる。これを防止するにはトナーが帯電時像形成体へ移
動するようにトナーの電荷量を低くすることが必要であ
り、磁性粒子にトナーを混合し、１％のトナー濃度に調
整した条件下でトナーの摩擦帯電量を帯電極性が同じ
で、かつ１〜20μC/gとした場合、磁気ブラシへのトナ
ーの蓄積を防止できた。このことはトナーが混入しても
帯電時感光体へ付着するためと考えられる。トナーの電
荷量が大きいと磁性粒子から離れずらくなり、一方小さ
いと電気的に像形成体に移動しずらくなることが認めら
れた。

【００２２】以上が磁性粒子についての条件であり、次
に粒子層を形成して像形成体を帯電する磁性粒子の搬送
担体に関する条件について述べる。

【００２３】磁性粒子の搬送担体は、バイアス電圧を印
加し得る導電性の搬送担体が用いられるが、特に、表面
に粒子層が形成される導電性の帯電ローラの内部に複数
の磁極を有する磁石体が設けられている構造のものが好
ましく用いられる。このような搬送担体においては、磁
石体との相対的な回転によって、導電性帯電ローラの表
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、新しい磁性粒子が次々と供給され、搬送担体
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。磁性粒子の搬送量は10〜100mg/cm
²であることが好ましい。そして、搬送担体の回転によ
る磁性粒子の搬送速度は、像形成体の移動速度より遅く
てもよいが殆ど同じか、それよりも早いことが好まし
い。また、搬送担体の回転による搬送方向は、帯電部に
おいて同方向が好ましい。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。しかし、それらに限
定されるものではない。

【００２４】また、搬送担体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い。帯電領域において搬送担体
の表面上の磁性粒子の存在量が多すぎると磁性粒子の振
動が十分に行われず感光体の摩耗や帯電ムラを起こすと
ともに過電流が流れ易く、搬送担体の駆動トルクが大き
くなるという欠点がある。反対に磁性粒子の帯電領域に
おける搬送担体上の存在量が少な過ぎると像形成体への
接触に不完全な部分を生じ磁性粒子の像形成体上への付
着や帯電ムラを起こすことになる。実験を重ねた結果、
帯電領域における磁性粒子の好ましい存在量Ｗは10〜30
0mg/cm²であり、さらに好ましくは30〜150mg/cm²である
ことが判明した。なお、この存在量は、磁気ブラシの接
触領域における平均値である。

【００２５】そして、搬送担体と像形成体との間隙Ｄは
100〜10,000μmが好ましく、更に好ましくは200〜5,000
μmが好ましい。搬送担体と像形成体の表面間隙が200μ
m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5,00
0μmを大きく超すようになると、粒子層が粗く形成され
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。このように、搬送
担体と像形成体の間隙が極端になると、それに対して搬
送担体上の粒子層の厚さを適当にすることができなくな
るが、間隙が200〜5,000μmの範囲では、それに対して
粒子層の厚さを適当に形成することができ、磁気ブラシ
の摺擦による掃き目の発生を防止できる。また、さらに
適切な搬送量（Ｗ）と間隙（Ｄ）との間に好ましい条件
が存在し、帯電を均一でかつ高速で安定に行なうには30
0≦Ｗ／Ｄ≦3,000（mg/cm³）の条件が好ましい条件であ
って、Ｗ／Ｄがこの範囲外の場合には帯電が不均一にな
ることが確認されている。

【００２６】搬送担体の直径は５〜20mmφが好ましい。
上記径とすることにより帯電に必要な接触領域を確保す
る。接触領域が必要以上に大きいと帯電電流が過大とな
るし、小さいと帯電ムラが生じ易い。また上記のように
小径とした場合、遠心力により磁性粒子が飛散あるいは
像形成体に付着し易いために、搬送担体の線速を遅くす
ることが好ましい。

【００２７】Ｄは磁性粒子の鎖長を決める要素と考えら
れる。鎖の長さに相当する電気抵抗が、帯電のし易さや
帯電速度と対応すると考えられる。一方、Ｗは磁性粒子
の鎖の密度を決める要素と考えられる。鎖の数を増やす
ことにより、帯電の均一性が向上すると考えられる。し
かしながら、帯電領域において、磁性粒子が狭い間隙を
通過するとき、磁性粒子の鎖の圧縮状態が実現している
と考えられる。この時、磁性粒子の鎖は互いに接触し、
曲がった状態で、撹乱を受けながら像形成体を摺擦して
いることになる。

【００２８】この撹乱条件が、帯電のスジなどを生じさ
せず電荷の移動を容易にし均一な帯電に有効と考えられ
る。すなわち、磁性粒子密度に相当するＷ／Ｄが小さい
ときは、磁性粒子の鎖は粗となり撹乱をうける割合が少
なく、帯電が不均一になる。Ｗ／Ｄが大となるときは、
磁性粒子の鎖は強い圧縮により十分に形成されず、磁性
粒子の撹乱は少ない。このことが電荷の自由な移動を妨
げ、均一な帯電が行われなくなる原因と考えられる。

【００２９】なお、搬送量Ｗを10mg/cm²より少くした場
合は磁性粒子の付着や帯電ムラが現れ、300mg/cm²より
多くした場合は感光体の摩耗や帯電ムラが現れ、好まし
い結果が得られなかった。その間での好ましい範囲は30
〜150mg/cm²であった。

【００３０】また、さらに上記搬送量条件下で、像形成
体と磁性粒子搬送担体との間隔Ｄ（cm）とした時、Ｗ／
Ｄを300mg/cm³×Ｗ／Ｄ×3,000mg/cm³の条件に設定する
ことにより、より好ましい磁性粒子の付着や帯電ムラの
ない均一な帯電特性が得られることが明らかとなった。
300mg/cm³より少くした場合や3,000mg/cm³より大きくし
た場合は磁性粒子の付着や帯電ムラが起こる現象がみら
れた。

【００３１】以上の事から、磁力を有する磁性粒子の搬
送担体上に付着した磁性粒子層からなる磁気ブラシを、
移動する像形成体に接触させ、搬送担体と像形成体との
間にバイアス電界を形成することで、像形成体の帯電を
行う帯電装置において、本実施例は像形成体の帯電電圧
を−500Ｖに設定するとともに放電開始電圧を−550Ｖ以
下となるような条件下で帯電を行うものであるが、バイ
アス電界には放電開始電圧の２倍以上のピーク値をもっ
た振動電界を用いるとともに、帯電領域での磁性粒子の
存在量Ｗが10〜300mg/cm²となるように磁性ブラシを形
成し、さらに磁性粒子の搬送担体と像形成体との間隙を
Ｄ（cm）とするとき、300≦Ｗ／Ｄ≦3,000（mg/cm³）で
あることが上記の条件を満たす好ましい条件である。

【００３２】なおこの放電開始電圧は直流バイアスのみ
によったとき、即ち交流バイアス成分が０の場合におけ
る放電開始電圧であって、交流バイアスを重畳すること
によって放電開始電圧は下がって来る。図３（ａ）は交
流バイアスを変化させたときの印加電圧と帯電特性との
関係を示している。

【００３３】（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。

【００３４】図１は本発明の画像形成装置である静電記
録装置の構成の概要を示す断面図である。図において、
10は矢示（時計）方向に回転する像形成体である（−）
帯電のＯＰＣから成る感光体ドラムで、その周縁部には
後述する帯電装置20、露光装置からの像光Ｌの入射する
露光部、現像器30、転写ローラ13、クリーニング装置50
等が設けられている。

【００３５】本実施例のコピープロセスの基本動作は、
図示しない操作部よりコピー開始指令が図示しない制御
部に送出されると、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、後述する帯電装置20により図４に示し
たように直流バイアスが感光体ドラム10の回転開始と同
時又はその後に印加され、画像形成領域を含む範囲に対
して交流バイアスが重畳して印加され、この範囲が一様
に帯電され通過する。感光体ドラム10上には、画像書き
込み装置等からの例えばレーザビームの像光Ｌによる画
像の書き込みが画像形成領域に対して行われ、画像に対
応した静電潜像が形成される。

【００３６】現像器30内には二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、磁石体
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反転現像が行われる。

【００３７】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複写に待機す
る。

【００３８】図２は図１の静電記録装置等において用い
られる本発明の帯電装置20の一実施例を示す断面図であ
る。図において、21は磁性粒子で、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た。その他
の磁性粒子と樹脂を主成分としてこれを熱練成後に粉砕
して得られる導電性の磁性樹脂粒子を用いることもでき
る。良好な帯電を行うために、外形は真球で粒径50μ
m、比抵抗10⁵Ω・cmに調整されていて、トナーとの摩擦
帯電量はトナー濃度１％の条件で−５μC/g である。

【００３９】22は例えばアルミニウムなどの非磁性かつ
導電性の金属で形成された磁性粒子21の搬送担体で搬送
担体表面は磁性粒子の安定な均一搬送のために表面の平
均粗さを２〜15μmとすることが好ましい。平滑である
と搬送は十分に行えなく、粗すぎると表面の凸部から過
電流が流れ、どちらにしても帯電ムラが生じ易い。上記
の表面粗さとするにはサンドブラスト処理が好ましく用
いられる。また搬送担体22の表面に高抵抗部材22ｂをも
って被覆してもよい。23は帯電ローラ22の内部に固定し
て配設された柱状の磁石体で、この磁石体23は図に示す
ように周縁に帯電ローラ22表面で500〜1,000ガウスとな
るようにＳ極及びＮ極を配置して着磁されている。この
磁極の内感光体ドラム10に最も近接した帯電領域の磁極
を主磁極ということにする。帯電ローラ22は磁石体23に
対し回動可能になっていて、感光体ドラム10との対向位
置で0.5〜1.0mmの間隙に保持され感光体ドラム10の移動
方向と反対方向でも差支えないのが同方向に0.2〜2.0倍
の周速度で回転させられる。

【００４０】前記磁石体23の感光体ドラム10に最も近接
した主磁極の位置は、帯電ローラ22と感光体ドラム10と
の最近接した位置、即ち感光体ドラム10の中心と帯電ロ
ーラ22の中心を結ぶ中心線の近傍にあって、帯電ローラ
22の中心と主磁極とを結ぶ直線の前記中心線となす角度
θは、−15°≦θ≦15°の範囲、特に好ましくは上流側
（θ＞０）にあるのが好ましい。

【００４１】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、膜厚15〜30μm、誘
電率1.5〜3.0であって導電基材10ｂは接地されている。

【００４２】24は前記帯電ローラ22と導電基材10ｂとの
間にバイアス電圧を付与するバイアス電源で、帯電ロー
ラ22はこのバイアス電源24を介して接地されている。

【００４３】前記バイアス電源24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、帯電ローラ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を帯電す
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−500Ｖ〜−700
Ｖの直流成分に、ピーク値間電圧（Ｖ_P-P）として放電
開始電圧−550〜−750Ｖの２倍以上に相当する1,100〜
3,500Ｖ，0.3〜10KHzの交流成分を重畳した交流バイア
ス電圧を保護抵抗28を介して供給することにより、好ま
しい帯電条件を得ることができた。なお直流成分のみで
交流成分を重畳しないときは感光体ドラム10は帯電する
ことはない。ここでバイアス電源24は、直流成分は定電
圧制御を、交流成分は定電流制御を行っている。

【００４４】25は前記磁性粒子21の貯蔵部を形成するケ
ーシングで，このケーシング25内に前記帯電ローラ22と
磁石体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、帯電ローラ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
る。非磁性の規制板26と帯電ローラ22との間隙は磁性粒
子21の搬送量即ち帯電領域における帯電ローラ22上の磁
性粒子21の存在量が10〜300mg/cm²、特に好ましくは30
〜150mg/cm²となるよう調整される。感光体ドラム10と
帯電ローラ22との間隙は厚さを規制された磁性粒子21の
磁気ブラシで接続され、放電開始電圧が帯電電圧を上廻
る−550〜−750Ｖとなるよう調整される。

【００４５】次に前述した帯電装置20の動作について説
明する。

【００４６】感光体ドラム10を矢示方向に回転させなが
ら帯電ローラ22を矢示同方向に感光体ドラム10の周速度
の0.2〜2.0倍の周速度で回転させると、帯電ローラ22に
付着・搬送される磁性粒子21の層は磁石体23の磁力線に
より帯電ローラ22上の感光体ドラム10との対向位置で磁
気的に鎖状に連結して一種のブラシ状になり、いわゆる
磁気ブラシ21Ａが形成される。そしてこの磁気ブラシ21
Ａは帯電ローラ22の回転方向に搬送されて感光体ドラム
10の感光体層10ａに接触し摺擦する。帯電ローラ22と感
光体ドラム10との間には前記交流バイアス電圧が直流バ
イアス電圧に重畳して印加されているので、導電性の磁
性粒子21を経て感光体層10ａ上に電荷が注入されて帯電
が行われる。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。

【００４７】なお、以上の実施例において、帯電ローラ
22に印加する直流成分、交流成分と帯電電位との結果は
図３（ａ），図３（ｂ）の結果となった。そして、帯電
電位が交流成分の電圧Ｖ_P-Pに対して飽和を示すＶ^S _P-P
に対し、0.3×Ｖ^S _P-P≦Ｖ_P-P≦0.9×Ｖ^S _P-P特に好まし
くは0.4×Ｖ^S _P-P≦Ｖ_P-P≦0.8×Ｖ^S _P-Pである時、帯電
電位の均一性、オゾン発生量の低下、感光体のダメージ
が少ない好ましい条件が得られた。又帯電ローラ22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
図５に示した。図５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。また図５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。

【００４８】本実施例の帯電装置20は感光体の画像形成
領域に対しては直流に交流のバイアス電圧を重畳した形
で印加される一方、非画像形成領域では一時的に直流成
分だけが印加されるので、この範囲で帯電装置20の磁性
粒子21層内に混入したトナーは感光体ドラム10に付着
し、帯電装置20内でのトナーの混入は防止される。従っ
て長期使用によっても感光体ドラム10表面にクリーニン
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
多くなり磁気ブラシの抵抗が高くなって帯電効率が損な
われることがない。又、この時帯電ローラの回転は停止
しておくことが、磁性粒子の付着を防ぐために好まし
い。

【００４９】以上説明した磁気ブラシ帯電装置で、帯電
ローラはスリーブ内に磁石を内包したものを用いたが、
それに限らず磁石体のみからなり、磁石体が回転する方
式のものであってもよい。更にまた本発明は磁気ブラシ
帯電装置でなくとも、例えばカーボン等を含有した弾性
樹脂ローラを感光体ドラム10に当接させ、バイアス電圧
を印加して感光体の帯電を行う接触帯電装置を備えた画
像形成装置についても適用される。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、像形成体を搬送担体上
に形成した磁気ブラシを通じて直接電荷を注入して帯電
するので、バイアス電圧を低くすることができ、オゾン
の発生を防止できる。また、像形成体の帯電電位を低く
設定した結果、感光体はブレークダウンや劣化等電気的
なダメージを受けることがなくなり、また像形成体上へ
の帯電のＯＮ−ＯＦＦの切替が容易になし得ることとな
り、極めて安定した高速でムラのない均一な帯電を行う
ことができる画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の構成の概要を示す断面
図である。

【図２】図１の接触帯電装置の一実施例を示す断面図で
ある。

【図３】（ａ）は交流電圧成分を増加していく時の直流
電圧成分と帯電電位との関係を示す特性図である。
（ｂ）は特定の直流電圧成分の時の交流電圧成分と帯電
電位との関係を示す特性図である。

【図４】本発明による帯電および像露光のタイミングテ
ーブルである。

【図５】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（像形成体） 20 帯電装置 21 磁性粒子 22 帯電ローラ（搬送担体） 23 磁石体 24 バイアス電源 26 規制板 28 保護抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福地真和東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者森田静雄東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者野守弘之東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体と接触し、直流成分と交流成分
とからなるバイアスを印加して前記像形成体の帯電を行
う磁気ブラシを用いた接触帯電装置を有する画像形成装
置において、交流成分の電圧変化に対して帯電電位が飽
和する交流成分の電圧をＶ^S _P-Pとする時前記交流成分の
電圧Ｖ_P-Pは 0.3×Ｖ^S _P-P≦Ｖ_P-P≦0.9×Ｖ^S _P-P に設定されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】像形成体と接触し、直流成分と交流成分
とからなるバイアスを印加して前記像形成体の帯電を行
う磁気ブラシを用いた接触帯電装置を有する画像形成装
置において、帯電開始時は、磁気ブラシ帯電装置の駆動
に先立ち交流成分の印加あるいは直流成分を印加するこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】像形成体と接触し、直流成分と交流成分
とからなるバイアスを印加して前記像形成体の帯電を行
う磁気ブラシを用いた接触帯電装置を有する画像形成装
置において、帯電停止時は、磁気ブラシ帯電装置の駆動
停止後、交流成分あるいは直流成分の印加を停止するこ
とを特徴とする画像形成装置。