JPH09106143A - 帯電装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触帯電部材として磁気ブラシ２を用いた、
接触注入帯電方式・ＡＣバイアス方式の帯電装置及び該
帯電装置を使用した機器について、磁気ブラシ２を構成
する磁性粒子の被帯電体１への付着もれを効果的に防止
し、且つ、本来の帯電作用は行われ、帯電性能の実力の
個体差なく、様々な環境においても、初期から長時間経
過の後でも安定した帯電性能を得られるようにするこ
と。 【解決手段】 磁気ブラシ２から被帯電体１に供給する
ＡＣ電流波形、特に１周期内の最大値Ｉmax 及びＡＣ電
流値Ｉ_ACを合わせて調節制御すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯電装置、画像形
成装置、及びプロセスカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば電子写真装置（複写機・プ
リンタ・ファクシミリなど）、静電記録装置等の画像形
成装置において、電子写真感光体・静電記録誘電体、転
写材、その他の被帯電体を帯電処理（除電処理も含む）
する手段としてはコロナ帯電器を用いた「コロナ帯電方
式」が使用されてきた。近年は、「接触帯電方式」の帯
電装置が実用化されている。またオゾンレスで、低電力
の「接触注入帯電（電荷注入帯電）方式」の帯電装置も
開発されている。

【０００３】Ａ）コロナ帯電方式 被帯電体にコロナ帯電器を非接触に対向配設して、コロ
ナ帯電器から放出されるコロナに被帯電体をさらして被
帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。

【０００４】Ｂ）接触帯電方式 ローラ型・ブレード型・ブラシ型・磁気ブラシ等の帯電
部材を被帯電体に当接させ、該帯電部材に電圧を印加し
て被帯電体面を帯電させるもので、低オゾン、低電力を
目的としており、中でも特に帯電部材として導電ローラ
を用いたローラ帯電方式が帯電の安定性があり、さらに
発生オゾン量がコロナ帯電器の約１０００分の１という
点でオフィス環境にも好ましいので特に近年広く用いら
れるようになってきた。

【０００５】ローラ帯電では、導電性の弾性ローラ（帯
電ローラ）を被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印
加することによって被帯電体の帯電を行なう。

【０００６】具体的には、帯電は帯電部材から被帯電体
への放電によって行なわれるため、ある閾値電圧以上の
電圧を印加することによって帯電が開始される。例を示
すと、被帯電体としての厚さ２５μｍの電子写真ＯＰＣ
感光体に対して帯電ローラを加圧当接させた場合には、
約６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が
上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形
に感光体表面電位が増加する。この閾値電圧を帯電開始
電圧Ｖｔｈと定義する。

【０００７】つまり、電子写真に必要とされる感光体表
面電位Ｖｄを得るためには帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈ
という必要とされる表面電位Ｖｄ以上のＤＣ電圧（直流
電圧）が必要となる。このようにしてＤＣ電圧のみを接
触帯電部材に印加して帯電を行なう方法をＤＣバイアス
方式（ＤＣ帯電方式）と称する。

【０００８】しかし、ＤＣバイアス方式においては環境
変動等によって接触帯電部材の抵抗値が変動するため、
また被帯電体としての感光体が繰り返し使用につれて削
れていくことによって膜厚が変化すると帯電開始電圧Ｖ
ｔｈが変動するため、感光体の帯電電位を所望の値にす
ることが難しかった。

【０００９】このため、更なる帯電の均一化を図るため
に特開昭６３−１４９６６９号公報に開示されるよう
に、所望の被帯電体表面電位Ｖｄに相当するＤＣ電圧に
２×Ｖｔｈ以上のピーク間電圧を持つＡＣ成分（交流電
圧成分）を重畳した振動電圧（時間とともに電圧値が周
期的に変化する電圧）を接触帯電部材に印加して帯電を
行なうＡＣバイアス方式（ＡＣ帯電方式）が用いられ
る。これは、ＡＣ成分による電位のならし効果を目的と
したものであり、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの
中央であるＶｄに収束し、環境等の外乱には影響される
ことはない。

【００１０】しかし、上述の接触帯電方式においてＤＣ
バイアス方式でもＡＣバイアス方式でも、その本質的な
帯電機構は、帯電部材から被帯電体への放電現象を用い
ているため、先に述べたように帯電部材に印加する電圧
は被帯電体の所望の表面電位Ｖｄ以上の値が必要とさ
れ、微量のオゾンは発生する。また、帯電均一化のため
にＡＣバイアス方式を行なった場合にはさらなるオゾン
の発生、ＡＣ電圧の電界による帯電部材と被帯電体の振
動騒音（ＡＣ帯電音）の発生、また放電による被帯電体
表面の劣化等が顕著になり、新たな問題点となってい
た。

【００１１】Ｃ）接触注入帯電方式 そこで新たな帯電方式として、被帯電体（感光体）への
電荷の直接注入による帯電方式が特開平６−３９２１号
公報に開示されている。

【００１２】この接触注入帯電方式は、帯電ローラ、帯
電ブラシ、帯電磁気ブラシ等の接触帯電部材に電圧を印
加し、被帯電体としての感光体表面にある電荷注入層の
導電粒子に電荷を注入して帯電を行なう方法である。

【００１３】この帯電方式では、放電現象を用いないた
め、帯電に必要とされる電圧は所望する感光体表面電位
Ｖｄ分のみであり、オゾンの発生量も上記Ｂ）の接触帯
電方式におけるローラ帯電方式の１０分の１以下と優れ
ている。

【００１４】この接触注入帯電方式の場合も、ＤＣ電圧
のみを接触帯電部材に印加して帯電を行なうＤＣバイア
ス方式と、ＡＣ成分を有する電圧を接触帯電部材に印加
して帯電を行なうＡＣバイアス方式がある。この場合
は、ＤＣバイアス方式に比べるとＡＣバイアス方式の方
が接触帯電部材の耐久劣化や環境変動の際にも安定した
帯電性能を示すことから最近特にこの接触注入帯電方式
・ＡＣバイアス方式（ＡＣ注入帯電）の研究が進められ
ている。

【００１５】接触注入帯電方式では、接触帯電部材にた
とえＡＣバイアスが印加されても前記Ｂ）の接触帯電方
式のローラ帯電方式のようにＤＣバイアス方式に比べ大
幅にオゾン発生量が増えてしまうことがないことが知ら
れている。

【００１６】その理由は、ローラ帯電方式のような丸い
形の固体の帯電ローラと被帯電体間で放電が発生しやす
い空隙が常に存在する場合に対し、特に磁性粒子（以
下、キャリアと記す）の磁気ブラシを接触帯電部材とし
て用いた場合の接触注入帯電方式ではＤＣあるいはＡＣ
バイアスが印加されると磁気ブラシを構成する帯電した
流動性のあるキャリアが被帯電体に注入された反対電荷
に引きつけられて多量に移動し、ローラ帯電方式より大
きな接触面積を形成し磁気ブラシと被帯電体は完全に密
着し放電するような空隙が存在しないからではないかと
考えられる。

【００１７】接触注入帯電方式・ＡＣバイアス方式とし
て、特開平４−２１８７３号公報、特開平４−１１６６
７４号公報には、接触帯電部材として磁気ブラシを用
い、これに直流成分を含む交流バイアス電圧を印加して
像形成体を帯電する磁気ブラシ帯電方法が提案された。

【００１８】しかしながら、前記公報に記載の帯電方法
では、適切なピーク間電圧Ｖpーp を設定しないと環境変
化時に低温低湿のになるとキャリアの抵抗が高くなり、
像形成体にキャリアが付着したり（キャリア付着も
れ）、電荷の注入が充分に行なわれず帯電ムラを発生す
るという問題がある。また、高温高湿時にはキャリアの
抵抗が低くなり、ブレークダウンが発生するという問題
がある。

【００１９】これを解決するために、特開平６−３１４
０１６号公報において、交流バイアス電圧の直流成分は
低電圧源より供給され、その時の直流成分の電流値より
交流成分の電圧を調整又は直流成分の電圧値を変更する
ことにより帯電電位を変更する方法が、また特開平６−
１３８７５３号公報において、印加バイアスの交流電流
I_AC 及び磁気ブラシと像担持体の形成する接触幅を厳し
く制御する方法などが提案されている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平６−３１４０１６号公報や特開平６−１３８７５３
号公報に記載の方法を考慮した上で実際に装置をいくつ
か作成し実検してみると、個々の帯電性能及びキャリア
付着もれ防止に大きな実力差があることがわかった。

【００２１】即ち、特開平６−３１４０１６号公報に記
載の方法の様に直流成分の電流値を制御しても、また特
開平６−１３８７５３号公報に記載の方法の様に交流電
流Ｉ_AC及び磁気ブラシと像形成体の形成する接触幅（帯
電部幅）を厳しく制御しても個々の帯電性能及びキャリ
ア付着の実力がまちまちなのである。つまり、Ｉ_ACとキ
ャリア付着の相関は小さい。

【００２２】尚、この現象は、中抵抗のキャリアより構
成する磁気ブラシで帯電する注入帯電に特有の現象であ
り、高抵抗の磁気ブラシや、単に磁気ブラシで摺擦した
場合には生じない。

【００２３】また、二成分現像などの磁気ブラシの場合
は、通常、現像コントラスト即ち現像電位と被帯電体と
しての感光体（以下、ドラムと記す）の表面電位の差
は、帯電コントラスト即ち帯電電位とドラム表面電位の
差よりも小さいので、ドラムへのキャリア付着もれは、
磁気ブラシを帯電に用いたほど顕著ではない。さらに、
現像に磁気ブラシを用いた場合は、磁気ブラシ内にトナ
ーが存在し、キャリアよりも先にトナーがドラムに付着
する。これは、トナーの方がキャリアよりも軽く、か
つ、抵抗が高いために保持電荷も高い。よって、トナー
が電気的な力でドラムに付着しやすくなる。そのためキ
ャリアがドラムに付着することが少ない。

【００２４】磁気ブラシ帯電において、被帯電体として
のドラムへのキャリア付着が生じると、帯電部材である
磁気ブラシのキャリアが徐々に減少し、画像形成装置に
あっては徐々に帯電不良などによる画像不良が生じるた
め、長期に渡って使用できないという欠点があった。

【００２５】そこで本発明は、接触帯電部材として磁気
ブラシを用いた、接触注入帯電方式・ＡＣバイアス方式
の帯電装置および該帯電装置を使用した機器について、
上記のような、磁気ブラシを構成する帯電用キャリアの
被帯電体への付着もれを効果的に防止し、且つ、本来の
帯電作用は行われ、帯電性能の実力の個体差なく、様々
な環境においても、初期から長時間経過の後でも安定し
た帯電性能を得られるようにすることを目的とする。

【００２６】

【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、帯電装置、画像形成装置、及びプロセスカー
トリッジである。

【００２７】（１）表面に電荷注入層を有する被帯電体
に交流電圧を印加した接触帯電部材を当接させて帯電を
行なう帯電装置において、前記接触帯電部材が磁性粒子
で構成された磁気ブラシであり、該接触帯電部材から前
記被帯電体に供給する交流電流波形の形を調節するこ
と、及び交流電流波形の１周期内の最大値Ｉｍａｘ及び
交流電流値Ｉ_ＡＣを合わせて調節制御することによっ
て、帯電後被帯電体帯電電位を所望の値にすることを特
徴とする帯電装置。

【００２８】（２）前記交流電流波形の形を規定する物
理量が交流電流波形１周期内の正成分の最大値、負成分
絶対値の最大値であることを特徴とする（１）に記載の
帯電装置。

【００２９】（３）前記交流電流波形１周期内の正成分
の最大値Ｉmax+、負成分絶対値の最大値Ｉmax-の関係
が、０．７≦Ｉmax+／Ｉmax-≦１．４、であることを特
徴とする（２）に記載の帯電装置。 （４）前記交流電流波形が矩形波であることを特徴とす
る（１）乃至（３）の何れか１つに記載の帯電装置。

【００３０】（５）像担持体に該像担持体面を帯電する
工程を含む画像形成プロセスを適用して画像形成を実行
する画像形成装置であり、前記像担持体は表面に電荷注
入層を有し、該像担持体を帯電する工程手段が（１）乃
至（４）の何れか１つに記載の帯電装置であることを特
徴とする画像形成装置。

【００３１】（６）画像形成装置本体に対して着脱自在
に装着されるプロセスカートリッジであり、（１）乃至
（４）の何れか１つに記載の帯電装置の少なくとも接触
帯電部材と、像担持体、現像装置、クリーニング装置の
少なくとも１つとを収容していることを特徴とするプロ
セスカートリッジ。

【００３２】〈作 用〉即ち、前述した従来技術の欠点
であった帯電性能やキャリア付着もれ防止の実力の個体
差現象を詳しく調査した結果、ＡＣバイアス電圧波形の
わずかな固体差が、その時のＡＣ電流波形に大きな固体
差を生み、この違いが帯電性能及びキャリア付着の差と
してあらわれたことが原因であると判明した。即ち、安
定した帯電性能及びキャリア付着もれ防止のためにはＡ
Ｃ電流波形を制御することが、必須なのである。

【００３３】そこで本発明では、接触帯電部材として磁
気ブラシを用いた接触注入帯電方式・ＡＣバイアス方式
の帯電装置、該帯電装置を使用した機器において、磁気
ブラシから被帯電体に供給するＡＣ電流波形、特に１周
期内の最大値Ｉmax 及びＡＣ電流値Ｉ_ACを合わせて調節
制御することによって、従来技術の欠点であった、磁気
ブラシを構成する帯電用キャリアの被帯電体への付着も
れを効果的に防止し、且つ、本来の帯電作用は行われ、
帯電性能の実力の個体差なく、様々な環境においても、
初期から長時間経過の後でも安定した帯電性能が得られ
るようになった。

【００３４】

【発明の実施の形態】

〈実施形態例１〉（図１〜図４） （１）画像形成装置例 図１は画像形成装置の一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、接触帯
電部材として磁気ブラシを用いたＡＣ注入帯電方式、プ
ロセスカートリッジ着脱方式のレーザービームプリンタ
である。

【００３５】１は像担持体（被帯電体）としての回転ド
ラム型の電子写真感光体（感光ドラム）である。本例の
ものは表面に電荷注入層を有するＯＰＣ感光体であり、
矢示の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）を
もって回転駆動される。

【００３６】２はドラム（感光体）１に接触させた接触
帯電部材としての導電磁気ブラシ、Ｓ１はこの磁気ブラ
シに帯電バイアスを印加する電源である。

【００３７】ドラム１は回転過程において、電圧が印加
された導電磁気ブラシ２による所定の極性・電位の一様
な一次帯電処理を接触注入帯電方式・ＡＣバイアス方式
で受け、次いで画像露光手段としての、本例の場合はレ
ーザーダイオード・ポリゴンミラー等を含む不図示のレ
ーザービームスキャナから出力される、目的の画像情報
の時系列電気ディジタル画素信号に対応して強度変調さ
れたレーザービームによる走査露光Ｌを受けることで、
回転ドラム１の周面に対して目的の画像情報に対応した
静電潜像が形成される。

【００３８】その静電潜像は現像装置３によりトナー像
として現像される。現像装置３は本例は磁性ー成分絶縁
トナー（ネガトナー）を用いた反転現像装置である。３
ａはマグネット３ｂを内包する直径１６ｍｍの非磁性現
像スリーブであり、この現像スリーブ３ａに上記のネガ
トナーをコートし、ドラム１表面との距離を３００μｍ
に固定した状態で、ドラム１と等速で回転させ、スリー
ブ３ａに現像バイアス電源Ｓ２より現像バイアス電圧を
印加する。電圧は、−５００ＶのＤＣ電圧と、周波数１
８００Ｈｚ、ピーク間電圧１６００Ｖの矩形のＡＣ電圧
を重畳したものを用い、スリーブ３ａとドラム１の間で
ジャンピング現像を行なわせる。

【００３９】一方、不図示の給紙部から被記録材として
の転写材Ｐが供給されて、回転ドラム１と、これに所定
の押圧力で当接させた接触転写手段としての、中抵抗の
転写ローラ４との圧接ニップ部（転写部）Ｔに所定のタ
イミングにて導入される。転写ローラ４には転写バイア
ス印加電源Ｓ３から所定の転写バイアス電圧が印加され
る。転写部Ｔに導入された転写材Ｐはこの転写部Ｔを挟
持搬送されて、その表面側に回転ドラム１の表面に形成
担持されているトナー画像が順次に静電気力と押圧力に
て転写されていく。本例では転写ローラ４として抵抗値
５×１０⁸ Ωのものを用い、＋２０００ＶのＤＣ電圧を
印加して転写を行なった。

【００４０】トナー画像の転写を受けた転写材Ｐはドラ
ム１の面から分離されて熱定着方式等の定着装置５へ導
入されてトナー画像の定着を受け、画像形成物（プリン
ト、コピー）として装置外へ排出される。

【００４１】また転写材Ｐに対するトナー画像転写後の
ドラム面はクリーニング装置６により残留トナー等の付
着汚染物の除去を受けて清掃され繰り返して作像に供さ
れる。

【００４２】本例の画像形成装置は、ドラム１・接触帯
電部材２・現像装置３・クリーニング装置６の４つのプ
ロセス機器をカートリッジ３０に包含させて画像形成装
置本体に対して一括して着脱交換自在のカートリッジ方
式の装置である。３１・３１はこのプロセスカートリッ
ジ３０のプリンタ本体内での位置決め支持部材である。
プロセスカートリッジ３０に包含させるプロセス機器の
組み合わせは上記に限られるものではない。

【００４３】（２）ドラム１ 本例の像担持体としてのドラム１は、アルミニウム製の
ドラム基体上に下記の第１〜第５の５層の機能層を下か
ら順に設けた、表面に電荷注入層を有する直径３０ｍｍ
の負帯電のＯＰＣ感光体であり、１５０ｍｍ／ｓｅｃの
プロセススピード（周速度）をもって回転駆動される。

【００４４】第１層；下引き層であり、ドラム基体の欠
陥等をならすため、また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２０
μｍの導電層である。

【００４５】第２層；正電荷注入防止層であり、ドラム
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、アミラン樹
脂とメトキシメチル化ナイロンによって１０⁶ Ωｃｍ程
度に抵抗調整された、厚さ約１μｍの中抵抗層である。

【００４６】第３層；電荷発生層であり、ジスアゾ系の
顔料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。

【００４７】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、感光体表面に帯電された負電荷はこ
の層を移動することはできず、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。

【００４８】第５層；電荷注入層であり、光硬化性のア
クリル樹脂に微粒子のＳｎＯ₂ を分散した材料の塗工層
である。具体的には、アンチモンをドーピングし、低抵
抗化した粒径約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に
て、厚さ約２μｍに塗工して電荷注入層とした。

【００４９】図２のドラム１と導電磁性ブラシ２の構造
模型図において、１１は感光体のドラム基体、１２は電
荷輸送層、１３は電荷注入層、１３ａはこの電荷注入層
中に分散した導電粒子（ＳｎＯ₂ ）である。下引き層・
正電荷注入防止層・電荷発生層は図には省略してある。

【００５０】（３）磁気ブラシ２ 接触帯電部材としての磁気ブラシ２は、図２の構造模型
図のように心金２１ａに固定支持させたマグネット２１
と、これに回転可能に外嵌させた、直径１６ｍｍの非磁
性の電極スリーブ２２と、この電極スリーブ２２の外周
面にマグネット２１の磁力により付着保持させたキャリ
ア（磁性粒子）の磁気ブラシ層２３からなる。電極スリ
ーブ２２上でのマグネット２１による磁束密度は８００
×１０ ^-4（テスラ）である。

【００５１】磁気ブラシ層２３は厚さ１ｍｍでコートし
てドラム１との間に幅約５ｍｍの帯電ニップＮを形成さ
せてある。本例で磁気ブラシ層２３のキャリア量は約１
０ｇで、電極スリーブ２２とドラム１との帯電ニップＮ
でのギャップは５００μｍである。電極スリーブ２２は
帯電ニップＮにおいてドラム１の回転方向とは逆方向
（カウンター方向）である矢示方向に回転駆動され、こ
の電極スリーブ２２の回転に磁気ブラシ層２３も回転し
てドラム１面を摺擦する。

【００５２】磁気ブラシ２の電極スリーブ２２には帯電
バイアス印加電源Ｓ１から−７００ＶのＤＣ電圧にＶ
_P-P ＝８００Ｖ、周波数１ｋＨｚの矩形波ＡＣが重畳さ
れた帯電バイアスＶ_DC＋Ｖ_ACが印加されていて、回転ド
ラム１の外周面がほぼ−７００Ｖに一様に、接触注入帯
電方式・ＡＣバイアス方式で帯電される。

【００５３】ここで磁気ブラシ２とドラム１との周速比
は、以下の式で定義する。

【００５４】周速比％＝（磁気ブラシ周速ードラム周
速）／ドラム周速×１００ ＊磁気ブラシ２の周速はカウンター回転の場合は負の
値。

【００５５】周速比は、−１００％は磁気ブラシが停止
している状態なので、磁気ブラシのドラム表面に停止し
た形状がそのまま帯電不良となって画像に出てしまう。
また順方向の回転は、カウンター方向と同じ周速比を得
ようとすると、磁気ブラシの回転数が高くなってしま
う。磁気ブラシが遅い速度でドラムと順回転で接触する
と、磁気ブラシの磁性粒子がドラムに付着しやすくな
る。よって、周速比は−１００％以下が好ましく、本例
では−１５０％とした。

【００５６】磁気ブラシ層２３を構成させるキャリアと
しては次のようなものを使用できる。

【００５７】ａ）樹脂とマグネタイト等の磁性粉体を混
練して粒子に成型したもの、もしくはこれに抵抗値調節
のために導電カーボン等を混ぜたもの ｂ）焼結したマグネタイト、フェライト、もしくはこれ
らを還元または酸化処理して抵抗値を調節したもの ｃ）上記の磁性粒子を抵抗調整をしたコート材（フェノ
ール樹脂にカーボンを分散したもの等）でコートまたは
Ｎｉ等の金属でメッキ処理して抵抗値を適当な値にした
もの これらのキャリアの抵抗値としては、高すぎるとドラム
に電荷が均一に注入できず、微小な帯電不良によるカブ
リ画像となってしまう。低すぎるとドラム表面にピンホ
ールがあったとき、ピンホールに電流が集中して帯電電
圧が降下しドラム表面を帯電することができず、帯電ニ
ップ状の帯電不良となる。よってキャリアの抵抗値とし
ては、１×１０⁴ 〜１×１０⁷ Ωが望ましい。キャリア
の抵抗値は、電圧が印加できる金属セル（底面積２２８
ｍｍ² ）にキャリアを２ｇ入れた後加重し、電圧を１〜
１０００Ｖ印加して測定した。

【００５８】キャリアの磁気特性としては、ドラムへの
キャリア付着もれを防止するために磁気拘束力を高くす
る方がよく、飽和磁化が５０（Ａ・ｍ²/kg）以上が望ま
しい。

【００５９】実際に、本例で用いたキャリアは、平均粒
径が３０μｍで、抵抗値が１×１０⁶ Ω、飽和磁化が５
８（Ａ・ｍ²/kg）であった。

【００６０】（４）電荷注入帯電の原理 電荷注入帯電は、中抵抗の接触帯電部材で、中抵抗の表
面抵抗を持つ被帯電体表面に電荷注入を行なうものであ
り、本例では被帯電体としてのドラム１の表面材質のも
つトラップ電位に電荷を注入するものでなく、電荷注入
層１３の導電粒子１３ａに電荷を充電して帯電を行なう
方式である。

【００６１】具体的には図３の等価回路模型図に示すよ
うに、電荷輸送層１２を誘電体、アルミニウムドラム基
体１１と電荷注入層１３内の導電粒子（ＳｎＯ₂ ）１３
ａを両電極板とする微小なコンデンサーに、接触帯電部
材２で電荷を充電する理論に基づくものである。

【００６２】この際、導電粒子１３ａは互いに電気的に
は独立であり、一種の微小なフロート電極を形成してい
る。このため、マクロ的にはドラム表面は均一電位に充
電、帯電されているように見えるが、実祭には微小な無
数の充電された導電粒子１３ａがドラム表面を覆ってい
るような状況となっている。このため、レーザーによっ
て画像露光Ｌを行なってもそれぞれの導電粒子１３ａは
電気的に独立なため、静電潜像を保持することが可能に
なる。

【００６３】（５）磁気ブラシからドラムに供給するＡ
Ｃ電流波形の調節制御 図２に接触帯電部材としての磁気ブラシ２から被帯電体
としてのドラム１に供給するＡＣ電流波形の形を調節す
ることによって、帯電後ドラム帯電電位を所望の値にす
る制御系のブロック図を示した。

【００６４】即ち、ＡＣ電流の正成分、負成分をダイオ
ードｄを使って分離し、それらを抵抗器Ｒを通してＡＣ
電流をモニターする。７１・７２は電圧計である。この
ＡＣ電流値はＡ／Ｄ変換器８１・８２によつてディジタ
ル値に変換された後ＣＰＵ８４に入力される。このＡＣ
電流データ中最大値であるＩmax 値及び正または負成分
のＡＣ電流Ｉ_ACを読み取り、これをＣＰＵ８４によりＲ
ＯＭ８５にデータとして収納されている目標値である図
４の（ｂ）中のＩmax 及びＩ_ACと比較し、電源Ｓ１から
出力される交流電圧波形を調整する。例えば、最初の、
図４の（ａ）中ａのものから例えばｂ方向に傾きを変え
るなどして交流電圧波形を変化させた新しい波形を制御
信号としてＣＰＵ８４から出力される。この制御信号は
Ｄ／Ａ変換器８３によってアナログ値に変換され電源Ｓ
１に送出され新しい交流電圧波形を出力する。

【００６５】以上の制御を適度に繰り返し、その結果Ａ
Ｃ電流波形のＩmax が正・負ともＩmax 目標値になるよ
うに調節される。このような制御は初期から長時間経過
まで継続して行えば最高の効果が得られることは言うま
でもないが、装置の出荷時等における初期調整などに使
用しても従来のように電圧交流波形や交流電流のみの調
整に比較すれば勿論格段の効果が得られるものである。

【００６６】このようにＡＣ電流波形を制御することに
よって、従来技術の欠点であった、磁気ブラシ２を構成
する帯電用キャリアのドラム１への付着もれを効果的に
防止し、且つ、本来の帯電作用は行われ、帯電性能の実
力の個体差なく、様々な環境においても、初期から長時
間経過の後でも安定した帯電性能が得られるようになっ
た。

【００６７】〈実施形態例２〉（図５） 本例は、実施形態例１と同様の構成において、矩形波Ａ
Ｃ電圧波形のＶ_P-P 及び周波数をふり、多様なＡＣ電流
波形を作り出して、実施形態例１と同様のＩmax 値と、
本例は時間的平均値であるＡＣ電流Ｉ_ACを図２中抵抗Ｒ
の代わりに直流電流計を置き、正負それぞれＩ_AC+ 及び
Ｉ_AC- を測定してみた。さらに、その時のキャリア付着
もれ量（ｍｇ／ｍｉｎ）を測定した。この値は小さいほ
ど良い。

【００６８】以上の結果を考察することによって、どん
な特徴を持つＡＣ電流波形がキャリア付着しにくいドラ
ムの帯電に適しているかを知ることが出来る。

【００６９】その結果のうち負成分について図５に示
す。これより、時間的平均値であるＡＣ電流Ｉ_ACだけで
なく、Ｉmax 値も帯電性能に深く関係していることが理
解される。したがって特開平６−１３８７５３号公報の
ようにＩ_AC値で帯電性能を維持することは危険であり、
その結果前述のような実力のバラツキが生じたものと思
われる。

【００７０】以上の様に、Ｉmax 値のなるべく小さな、
そしてＡＣ電流Ｉ_ACの大きなＡＣ電流波形となる電気
的、物理的構成をとることが相乗的にキャリア付着もれ
防止の効果を生むのである。

【００７１】〈実施形態例３〉（図６） 実施形態例１と同様な構成で、図６中（１）〜（３）の
ようなＡＣ電圧波形についてキャリア付着もれ防止と帯
電性能の実力をみたところ、帯電の立ち上がり速度は
（２）が最も早く良好であったが、キャリア付着もれ防
止は最悪であった。（１）はまったくその逆でキャリア
付着もれ防止は良いが、帯電性能は最悪であった。
（３）はその中間的性質であったが、最も実用的な波形
の一つであることが次のことから判明した。

【００７２】即ち実施形態例２と同様に、正負それぞれ
Ｉ_AC+ 及びＩ_AC- を図６中（１）〜（３）のようなＡＣ
電圧波形について測定してみた。図６をみると（１）や
（２）のような場合、Ｉmax について正負に非対称的な
特性を示し、（３）のような特性とは対照的である。
（３）のような波形を使うと一般的にドラムに帯電させ
るとき電圧の直流成分の値付近の電位に収束する傾向が
ある。しかし（１）や（２）のような波形を本発明で使
っているような電荷直接注入用のドラム１を使ってみる
と、ドラムに帯電させるとき電圧の直流成分の値付近の
電位に収束しないのである。ある条件下で所望の電位に
収束させるべく電圧の直流成分を調整しても、ちょっと
でも条件が変わると所望の電位に収束しないばかりか、
制御不能になってしまう。その理由が図６のＩmax の正
負に非対称的な特性であることが我々の詳細な実験の結
果判明した。

【００７３】以上のようにＩmax の正負にほぼ対称的な
特性（完全対称だと、帯電させることが難しく、そのバ
ランスは０．７≦Ｉmax+／Ｉmax-≦１．４が適当であっ
た）を持たせることによって、コピー初期、時間経過後
共に安定して良好な帯電性能が得られるようになった。 〈その他〉 １）接触帯電部材としての磁気ブラシ２は実施形態例で
はスリーブ回転タイプであるが、回転マグネットローラ
に直接にまたは導電性コート層を介して導電性磁性粒子
を磁気ブラシ層として磁気吸着させて保持させたマグネ
ット回転タイプとすることもできる。非回転の磁気ブラ
シ体とすることもできる。

【００７４】２）被帯電体としての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。また、被帯電体は像担持体に限られるものでもな
い。

【００７５】３）本発明において画像形成装置は、被帯
電体の面に形成した画像部分を表示部に位置させて閲読
に供し、然る後その画像を記録媒体に転写することなし
に、被帯電体面からクリーニング除去し、被帯電体は繰
り返して表示画像の形成に使用するような画像形成表示
装置、また直接方式の画像形成装置、即ち感光紙や静電
記録紙等の被帯電体に帯電工程を含む作像プロセスを適
用して転写工程なしに画像形成を実行する装置等であっ
てもよい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、接
触帯電部材として磁気ブラシを用い、表面に電荷注入層
を有する被帯電体を接触注入帯電方式・ＡＣバイアス方
式で帯電する帯電装置、該帯電装置を備えた機器におい
て、接触帯電部材として磁気ブラシから被帯電体に供給
する交流電流波形を制御することによって、磁気ブラシ
を構成する帯電用キャリアの被帯電体への付着もれを効
果的に防止し、且つ、本来の帯電作用は行われ、帯電性
能の実力の個体差なく、様々な環境においても、初期か
ら長時間経過の後でも安定した帯電性能を得られるよう
にすることが出来るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例の概略構成図

【図２】ドラムと導電磁性ブラシの構造模型図

【図３】注入帯電メカニズムの等価回路図模型図

【図４】電流波形調整の説明図

【図５】実施形態例２において、制御パラメータＩ_max
とＩ_ACとキャリア付着もれ量の関係を説明する図

【図６】実施形態例３において、制御パラメータＩmax
の正負のバランスの重要性を説明する図

【符号の説明】

１・・被帯電体（電子写真感光体ドラム）、２・・接触
帯電部材（磁気ブラシ）、３・・現像装置、４・・転写
ローラ、５・・定着装置、６・・クリーニング装置、３
０・・プロセスカートリッジ、Ｓ１〜Ｓ３・・バイアス
印加電源、Ｐ・・被記録材（転写材）、１１・・アルミ
ニウムドラム基体、１２・・電荷輸送層、１３・・電荷
注入層、１３ａ・・導電粒子（ＳｎＯ₂ ）、７１・７２
・・電圧計、８１〜８３・・Ａ／Ｄ又はＤ／Ａ変換器、
８４・・ＣＰＵ、８５・・ＲＯＭ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に電荷注入層を有する被帯電体に交
   流電圧を印加した接触帯電部材を当接させて帯電を行な
   う帯電装置において、 前記接触帯電部材が磁性粒子で構成された磁気ブラシで
   あり、 該接触帯電部材から前記被帯電体に供給する交流電流波
   形の形を調節すること、及び交流電流波形の１周期内の
   最大値Ｉmax及び交流電流値Ｉ_ACを合わせて調節制御す
   ることによって、帯電後被帯電体帯電電位を所望の値に
   することを特徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】 前記交流電流波形の形を規定する物理量
   が交流電流波形１周期内の正成分の最大値、負成分絶対
   値の最大値であることを特徴とする請求項１に記載の帯
   電装置。
3. 【請求項３】 前記交流電流波形１周期内の正成分の最
   大値Ｉmax+、負成分絶対値の最大値Ｉmax-の関係が ０．７≦Ｉmax+／Ｉmax-≦１．４ であることを特徴とする請求項２に記載の帯電装置。
4. 【請求項４】 前記交流電流波形が矩形波であることを
   特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の帯電装
   置。
5. 【請求項５】 像担持体に該像担持体面を帯電する工程
   を含む画像形成プロセスを適用して画像形成を実行する
   画像形成装置であり、 前記像担持体は表面に電荷注入層を有し、 該像担持体を帯電する工程手段が請求項１乃至４の何れ
   か１つに記載の帯電装置であることを特徴とする画像形
   成装置。
6. 【請求項６】 画像形成装置本体に対して着脱自在に装
   着されるプロセスカートリッジであり、請求項１乃至４
   の何れか１つに記載の帯電装置の少なくとも接触帯電部
   材と、像担持体、現像装置、クリーニング装置の少なく
   とも１つとを収容していることを特徴とするプロセスカ
   ートリッジ。