JP3416826B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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
記録装置等の画像形成装置に組み込まれ像形成体の帯電
を行う接触方式の帯電装置に関する。

【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】このような従来の電子写真方式の画像形成
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の発生があり、高電圧入力後に安定
した帯電電位を得るには一定の時間が必要であって、こ
のことが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、
帯電が主として気体放電により行われることに原因があ
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、磁石体を内包した円筒状の搬送担体上に帯電部
材として磁性粒子を吸着して磁気ブラシを形成し、この
磁気ブラシで直流バイアス電圧印加下に像形成体の表面
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59-133569号公報に開示されている。

【０００６】しかしながら、前記磁気ブラシ帯電装置を
用いた場合でも、必ずしも均一な帯電が得られなかっ
た。

【０００７】そこで、例えば特開平4-21873号公報、特
開平4-116674号公報には、磁気ブラシに直流電圧に交流
電圧を重畳した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。この公報で
は、前記交流バイアス電圧を印加し、それによって像形
成体上に均一な帯電を付与することができることが記載
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載の磁気ブラシ帯電方法では、帯電部材である磁
性粒子の長期使用によるトナーの磁性粒子表面への融
着、あるいは環境変化等によるその電気抵抗の変化や帯
電装置の取り付け誤差等により、前記交流バイアス電圧
の直流成分と交流成分のピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pの適
正値は変動する。従って、一定のバイアス電圧を印加し
ているのでは、像形成体への電荷注入にムラを生じ帯電
電位が変化したり帯電ムラを発生するという問題点があ
る。

【０００９】本発明は上記問題点を解決して、帯電ムラ
の発生を防止し、常に適正な帯電条件を維持する帯電装
置を提供することを目的とする。

【００１０】なお、本発明はファブラシ帯電装置、導電
性ロールを用いた帯電装置に対しても同様に適用でき
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体に
接触する磁性粒子の帯電部材に直流成分と交流成分とを
重畳したバイアス電圧を印加して、前記像形成体の帯電
を行う帯電装置を有する画像形成装置において、前記画
像形成装置には制御部と共に、直流成分と交流成分とを
重畳して印加するバイアス電源に直流成分の電流値を検
出する電流計が設けられていて、前記制御部は印加する
ピーク・ピーク電圧値を低い値から次第に大きな値に変
化させ、そのとき検出された直流成分の電流値の変動幅
を検出し、検出された変動幅をデータとして収納されて
いる変動基準値と比較し、前記変動幅が変動基準値より
低い値になる時のピーク・ピーク電圧値を検出し、検出
した値を印加するバイアス電圧のピーク・ピーク電圧値
として出力し、帯電を行うことを特徴とする画像形成装
置によって達成される。

【００１２】

【００１３】

【作用】本発明においては、像形成体の帯電バラツキの
情報から帯電部材に印加するバイアス電圧の交流成分電
圧値を調整するようにしたので、常に帯電部材の状態及
び環境条件に適合した適正な交流バイアス電圧が印加さ
れる。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）以下、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００１５】図３は本発明の帯電装置を備えた画像形成
装置の概要断面図である。図３において、10は矢示（時
計）方向に周速240mm／secで回転する像形成体である感
光体ドラムで、アルミニウム等から成る導電基材上に下
引層、電荷発生層、電荷輸送層の順に設けて成るＯＰＣ
感光層を有する負帯電性の感光体ドラムである。その周
縁部には後述する帯電装置20、除電器11、像光Ｌの入射
する露光部12、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。除電器11は例えばＬＥＤア
レイから成り、制御部の制御によって駆動されて感光体
ドラム10の表面の像光Ｌの入射領域外の枠部分の帯電を
消去する。この除電器11は、帯電装置20による帯電が現
像器30に用いられているトナーの帯電と同極性で、感光
体ドラム10の表面の像光Ｌが入射した部分にトナーが付
着させられる反転現像の場合には不要となる。

【００１６】感光体ドラム10の帯電面にスリット露光装
置やレーザビームスキャナーによって像光Ｌが入射され
て静電潜像が形成され、その静電潜像を現像器30が感光
体ドラム10の帯電と逆極性又は同極性に帯電したトナー
によって正規現像又は反転現像する。

【００１７】図示例の現像器30は、トナーと磁性キャリ
アの混合した２成分現像剤から成る磁気ブラシを現像ス
リーブ31上に形成して矢印方向に搬送し、現像スリーブ
31に感光体ドラム10の帯電と逆極性のバイアス電圧を、
正規現像の場合はかぶり防止用として、また反転現像の
場合はトナーの静電像への付着促進用として印加して現
像する磁気ブラシ式の現像装置であるが、１成分現像剤
を用いるものでも、現像スリーブ31上に感光体ドラム10
と非接触の現像剤層を形成して搬送し、現像スリーブ31
に印加するバイアス電圧に交流成分も加えて、現像スリ
ーブ31が感光体ドラム10に近接する現像域で現像剤層か
らトナーを飛翔させて静電像に付着させる非接触現像を
行うものでもよい。

【００１８】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、後述する磁気ブラシ式の帯電装置20に
より一様に帯電され通過する。感光体ドラム10上には、
露光部12において像光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。この静電潜
像は現像器30によって現像され、感光体ドラム10上には
トナー像が形成される。

【００１９】一方、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。図示しない電源からバイア
ス電圧が印加されている転写ローラ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記録に待機する。

【００２０】次に本発明の帯電装置20を説明する前に、
それに用いられる帯電部材である磁性粒子の粒径及び磁
性粒子の搬送担体の一般条件について説明する。

【００２１】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、平均粒径が200
μm以下でその効果が現れ初め、特に150μm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、磁化の強さは20〜200emu／ｇのものが好まし
く用いられる。

【００２２】以上から、磁性粒子の粒径は平均粒径（重
量平均）が150μm以下、特に好ましくは150μm以下30μ
m以上であることが好ましい。

【００２３】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。

【００２４】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。すなわち、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、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、という効果を与える。

【００２５】以上のような効果を奏する球形粒子には磁
性粒子の比抵抗が10³Ω・cm以上10¹²Ω・cm以下、特に1
0⁵Ω・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。この比抵抗は、粒子を
0.5cm²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、この比抵抗が低いと、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、感光体ド
ラム10面に磁性粒子が付着し易くなったり、あるいはバ
イアス電圧による感光体ドラム10の絶縁破壊が起こり易
くなったりする。また、比抵抗が高いと電荷注入が行わ
れず帯電が行われない。

【００２６】さらに、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、特に40〜80emu
／ｇを用いると好結果が得られることが判明した。

【００２７】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、比抵抗は好まし
くは10⁵〜10⁹Ω・cmの範囲にあることが望まれる。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。

【００２８】以上が磁性粒子についての一般条件であ
り、次に粒子層を形成して感光体ドラム10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。

【００２９】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スリーブの内部に複
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、導電性帯電スリーブ
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。搬送担体の表面は磁性粒子の
安定な均一搬送のために表面の平均粗さを5.0〜30μm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
担体の直径は5.0〜20mm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感光体ドラム10に
付着し易いために、搬送担体の線速度は下記の範囲内で
遅くすることが好ましい。搬送担体の回転による磁性粒
子の搬送速度は、感光体ドラム10の移動速度と殆ど同じ
か、それよりも遅いことが好ましい。また、搬送担体の
回転による搬送方向は、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。

【００３０】また、搬送担体上に形成する粒子層の厚さ
は、規制手段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感光体ドラ
ム10への接触に不完全な部分を生じ磁性粒子の感光体ド
ラム10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10〜300mg／cm²であり、特に好ましくは30〜15
0mg／cm²であることが判明した。なお、この存在量は、
磁気ブラシの帯電領域における平均値である。

【００３１】そして、搬送担体と感光体ドラム10との間
隙Ｄsdは0.1〜5.0mmが好ましい。搬送担体と像形成体で
ある感光体ドラム10の表面間隙Ｄsdが0.1mm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
粒子を帯電領域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Ｄsdが5.0mm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
が起き易く十分な帯電が得られなくなる。このように、
搬送担体と感光体ドラム10の間隙Ｄsd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Ｄsdが0.1〜5.0mm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、磁気ブラシの穂も均一に形成される。さらに、搬
送量（Ｗ）と間隙（Ｄsd）は、帯電を均一かつ高速で安
定に行なうには300 ≦ Ｗ／Ｄsd ≦ 3,000（mg／cm³）
の関係が満足されることが必要で、Ｗ／Ｄsd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た。

【００３２】Ｄsd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、撹乱を受けながら感光体ドラム10
を対向していることになる。

【００３３】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／Ｄsd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。またＷ／Ｄsdが大き過ぎ
ると、磁性粒子の鎖は高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。

【００３４】また、トナーが磁気ブラシに混入すると、
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重量％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
ても帯電時像形成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。

【００３５】次に、本発明の帯電装置20について説明す
る。図１は本発明の帯電装置の一例を示す拡大断面図、
図５は帯電装置の帯電スリーブに印加するバイアス電圧
の交流成分の好ましい範囲を示すグラフである。図１に
おいて、21は磁性粒子、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からなる磁性粒子21の搬送担体
である直径15mmの帯電スリーブ、23は帯電スリーブ22の
内部に固定して配設された円柱状の磁石体で、この磁石
体23は図に示すように周縁に帯電スリーブ22表面で500
〜1,000ガウスとなるようにＳ極及びＮ極交互に着磁さ
れた６又は８磁極を有している。帯電スリーブ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
対向位置で感光体ドラム10の移動方向と同方向に0.1〜
1.0倍の周速度で回転させられるのが好ましい。

【００３６】帯電スリーブ22の感光体ドラム10に対向す
る位置の帯電部に位置する２つの磁極の位置は、像形成
体との最近接位置より上流側の磁極はθ₁＝５〜30°に
設定することが好ましい。また、帯電部下流側の磁極は
出口側の磁気ブラシが均一な層形成状態で離れていくた
めに、θ₂＝10〜40°とすることが好ましい。またさら
に、θ₂＞θ₁であることが好ましい。

【００３７】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内に前記帯電スリーブ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、帯電スリーブ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。規制板26
の先端と帯電スリーブ22との間隙は、磁性粒子21の搬送
量すなわち帯電領域における帯電スリーブ22上の磁性粒
子21の存在量が10〜300mg／cm²特に好ましくは30〜150m
g／cm²となるよう調整される。27は磁性粒子21を撹拌し
て均一にするための撹拌器、28は帯電スリーブ22から磁
性粒子21を掻き取る掻き取り部材で、磁性粒子21はこの
掻き取り部材28と撹拌器27により絶えず撹拌混合されて
常に均一な状態に保持される。

【００３８】また、帯電スリーブ22が感光体ドラム10に
対向する間隙Ｄsdは、0.1〜5.0mmの範囲に設定すること
ができ、この範囲より狭くなると、感光体ドラム10等の
耐久性が早く低下するようになり、感光体ドラム10を適
当に摺擦する磁性粒子21からなる磁気ブラシ21Ａの形成
が困難になるし、逆に広くなると、磁気ブラシ21Ａで感
光体ドラム10を均一に接触すること、従って感光体ドラ
ム10を均一に帯電させることが困難になる。帯電スリー
ブ22と感光体ドラム10との間隙Ｄsdは厚さを規制された
導電性の磁気ブラシ21Ａで接続される。

【００３９】なお、図１に示す例に限らず、磁石体23が
周方向の等分位置にＮ，Ｓ磁極を有して磁性粒子21の搬
送方向と逆方向に回転するもので、帯電スリーブ22が静
止するものでも磁石体23と逆方向に回転するものでもよ
い。また、帯電スリーブ22や磁石体23の上述の回転方向
は、帯電スリーブ22が感光体ドラム10に対向した位置の
磁気ブラシ21Ａの搬送方向を感光体ドラム10の移動方向
と逆方向とするものでもよい。しかし、感光体ドラム10
の帯電の均一性や感光体ドラム10の摺擦位置を通過した
磁気ブラシ21Ａの容器25内への還元性さらには感光体ド
ラム10等の耐久性の点で好ましいのは、磁気ブラシの上
述の搬送方向が感光体ドラム10の移動方向と同方向であ
り、さらに搬送速度が感光体ドラム10の移動速度の0.1
〜1.0倍であることが好ましい。

【００４０】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。

【００４１】61，63は帯電スリーブ22と導電基材10ｂと
の間に直流成分に交流成分を重畳した交流バイアス電圧
を付与するためのバイアス電源で、61は直流電源、62は
直流成分の電流値を検出する電流計、63は交流電源、70
は制御部のＣＰＵ、71は交流電源63の出力電圧を制御す
る際に用いられるデータを記憶したＲＯＭ、72はアナロ
グ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、73はディジタ
ル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）である。バイアス
電源61，63による交流バイアス電圧は保護抵抗Ｒを経て
前記帯電スリーブ22に印加されている。なお、バイアス
電源61，63は定電圧電源である。

【００４２】次に上記帯電装置20の動作について説明す
る。

【００４３】感光体ドラム10を矢示方向に回転させなが
ら帯電スリーブ22を矢示同方向に感光体ドラム10の周速
度の0.1〜1.0倍の周速度で回転させると、帯電スリーブ
22に付着・搬送される磁性粒子21の層は規制板26によっ
て層厚が規制されると同時に、磁性粒子21は磁石体23の
磁力線により帯電スリーブ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21Ａは帯電スリーブ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・摺擦する。帯
電スリーブ22と感光体ドラム10との間には前記交流バイ
アス電圧による振動電界が形成されているので、磁気ブ
ラシ21Ａを経た感光体層10ａ上への電荷の注入が円滑に
行われて一様に高速な帯電が行われる。

【００４４】この場合のバイアス電圧の交流成分は図８
に示した白抜き範囲とするのが安定して帯電が行われる
点で好ましい。図８の縦線で陰を有した範囲は絶縁破壊
の生じ易い範囲、斜線で陰を付した範囲は帯電ムラを生
じ易い範囲、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。
交流成分の波形は、正弦波に限らず、矩形波や三角波等
であってもよい。

【００４５】さらに、交流成分の電圧である交流成分の
ピーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）と帯電電位の絶対値（｜
Ｖ_S｜）の関係を示すと図４のようになる。図４は横軸
に交流バイアス電圧の交流成分のピーク・ピーク電圧
（Ｖ_P-P）をとり、縦軸に感光体ドラム10の帯電電位の
絶対値（｜Ｖ_S｜）をとってある。ピーク・ピーク電圧
Ｖ_P-Pが大きくなるに従い帯電電位の絶対値（｜Ｖ_S｜）
は大きくなり、帯電電位Ｖ_Sはピーク・ピーク電圧が一
定の閾値(Ｖ_P-P)thでバイアス電圧の直流成分の値Ｖ_DC
と等しい値で飽和し、それ以上ピーク・ピーク電圧Ｖ
_P-Pを大きくしても帯電電位Ｖ_Sは変化しないという特性
がある。磁性粒子21の電気抵抗は環境条件によって変化
し低温低湿時は高く、高温高湿時は低くなる。このた
め、特性曲線は低温低湿では実線で示す（ａ）のように
右側に、高温高湿では前記特性曲線は一点鎖線で示す
（ｂ）のように左側に位置することになり、ピーク・ピ
ーク電圧の閾値（Ｖ_P-P）thは低温低湿では（Ｖ_P-P）th
a、高温高湿では（Ｖ_P-P）thbとなる。好ましい帯電条
件は、実験の結果各環境条件下で、交流成分のピーク・
ピーク電圧Ｖ_P-Pを（Ｖ_P-P）thの0.8〜1.5倍の範囲とす
ることにより得られることが判明した。これより小さい
ピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pでは帯電ムラと磁性粒子付着
が多く、２×（Ｖ_P-P）thより大きなピーク・ピーク電
圧Ｖ_P-Pではブレークダウンが起こり易い。

【００４６】また、帯電電位Ｖ_Sは直流成分の電流値Ｉ
_DCに比例することが明らかとなった。すなわち、交流成
分電圧であるピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pの増加によって
直流成分の電流値Ｉ_DCが増加するが、（Ｖ_P-P）th以上
になるとＩ_DCは飽和するように変化する。すなわち、交
流成分電圧の変化に対し、直流成分の電流値Ｉ_DCは図５
に示すように変化する。

【００４７】また、ピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pが閾値
（Ｖ_P-P）thより低いと前記のように帯電ムラを生じ、
帯電中のバイアス電圧の直流成分の電流値Ｉ_DCを測定す
ると図６に示すように変動し、ピーク・ピーク電圧Ｖ
_P-Pが（Ｖ_P-P）thより低いほどその変動幅が大きい。そ
の変動幅とピーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）thの関係を示
すと図７のようになる。すなわち、帯電バラツキの情報
として上記Ｉ_DCの変動幅を利用することができる。

【００４８】上記帯電特性は、磁性粒子の温湿度特性の
みに限らずより詳細に検討すると、下記要因によって変
動する。

【００４９】１）帯電装置側の変動要因としては、磁性
粒子特性のロット差、温湿度特性、トナーの混入、帯電
装置の設定条件（帯電スリーブと像形成体との間隙、帯
電スリーブと規制板との間隙、磁極角度等）などがあ
り、 ２）像形成体側の変動要因としては、像形成体の厚さ、
温湿度特性、疲労特性などがある。

【００５０】この変動要因により、適正なピーク・ピー
ク電圧値（Ｖ_P-P）は絶えず変動する。これを補正する
ため、画像形成装置のコピー開始直前あるいは所定枚数
コピー毎にＩ_DCの変動幅を測定し、Ｉ_DCの変動幅がほぼ
零となるピーク・ピーク電圧Ｖ_P-P検出し、この検出し
た交流成分のピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pを磁気ブラシに
印加する制御を行って、帯電電位Ｖ_Sを常に適正な値に
維持する必要がある。

【００５１】Ｉ_DC変動幅の代わりに変動幅をＩ_DCの絶対
値で割ったものに代えてもよい。又、変動幅が零とする
規準は、変動幅のＶ_P-Pに対する変曲点や変動幅の大き
さが規定値以下になった値を採用する。

【００５２】これを満たすため、印加するピーク・ピー
ク電圧Ｖ_P-Pを低い値から次第に大きな値に変化させ、
そのとき電流計62によって検出された電流値Ｉ_DCはＡ／
Ｄ変換器72によってディジタル値に変換されたのちＣＰ
Ｕ70に入力する。この電流値に基ずいてＣＰＵ70はその
変動幅を検出し、ＲＯＭ71にデータとして収納されてい
る変動基準値と比較し、上記変動幅が変動基準値より低
い値になる時のピーク・ピーク電圧値Ｖ_P-Pを検出す
る。この検出した値を印加するＶ_P-Pと決定しＣＰＵ70
から制御信号が出力される。この制御信号はＤ／Ａ変換
器73によってアナログ値に変換した後交流電源63に送出
され、交流電源63は適正な交流成分のピーク・ピーク電
圧Ｖ_P-Pを出力する。これにより感光体ドラム10の帯電
電位Ｖ_Sを常に適正な値に維持することができる。

【００５３】また、図４に示すようにバイアス電圧の直
流成分の電圧値Ｖ_DCによっ感光体ドラム10の帯電電位が
決まるので、電圧値Ｖ_DCを変更して帯電電位を変更する
こともできる。従って、帯電電位を変更する必要のある
画像形成装置では、電圧値Ｖ_DCを変化させることにより
装置を複雑にすることなく容易に帯電電位を変更するこ
とができる。

【００５４】前記実施例の磁性粒子21として導電性を有
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。その他に磁性粒子と樹脂を主成分としてこれを熱錬
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50μm、比抵抗10⁸Ω・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重量％の条件で−5.0μC
／ｇである。

【００５５】なお、帯電停止時は本実施例の帯電装置20
を用いて感光体ドラム10の除電をすることが好ましい。
除電はバイアス電圧の直流成分のみを零とすることによ
って行うことができる。画像形成後、交流成分のみを印
加して感光体ドラム10を回動させることにより感光体ド
ラム10を除電する。感光体ドラム10の除電が終了した時
点で交流成分も印加を停止する。その後、帯電スリーブ
22及び感光体ドラム10の回転を停止する。なお、帯電開
始時は、上記と逆の順に印加していく。

【００５６】（実施例２）図２は本発明の帯電装置の他
の実施例を示す拡大断面図である。この実施例は帯電バ
ラツキの情報を帯電電位の変動幅から得るようにしたも
のである。図１の帯電装置20と同一部分は同一符号で表
しその詳細な説明は省略する。図において、64は感光体
ドラム10の帯電電位を検出するため帯電装置20の下流側
に設けた電位計、74は電位計64の出力をアナログ／ディ
ジタル変換するＡ／Ｄ変換器である。

【００５７】画像形成装置のコピー開始直前あるいは所
定枚数コピー毎に、バイアス電圧の交流成分のピーク・
ピーク電圧Ｖ_P-Pを低い値から次第に大きな値に変化さ
せる。そのときの電位計64の出力信号はＡ／Ｄ変換器74
によってディジタル値に変換された後ＣＰＵ70に入力さ
れる。ＣＰＵ70においてはその帯電電位の変動幅が検出
され、ＲＯＭ71にデータとして収納されている電位変動
基準値と比較される。そして、変動幅が基準値以下にな
ったときの交流成分のピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pを検出
する。このときのピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pを印加する
Ｖ_P-Pと決定し、ＣＰＵ70から制御信号が出力される。
この制御信号はＤ／Ａ変換器73によってアナログ値に変
換した後交流電源63に送出され交流成分のピーク・ピー
ク電圧Ｖ_P-Pを帯電条件の変化に対応して調整するの
で、常に感光体ドラム10の帯電電位Ｖ_Sを適正な値に維
持することができる。

【００５８】以上のように電位計64のみによりピーク・
ピーク電圧Ｖ_P-Pを調整することもできるが、さらに、
電流計62により検出した電流値Ｉ_DCもＡ／Ｄ変換器72を
介してＣＰＵ70にフィードバックし、上記電位計64によ
るフィードバックと組み合わせることによってより確実
にピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pの制御を行うことができ
る。例えば、先ず電流計62の出力信号の変動幅を電流変
動基準値と比較することによって交流電源63のピーク・
ピーク電圧Ｖ_P-Pを制御し、次にその結果感光体ドラム1
0が帯電した帯電電位を電位計64によって検出し、その
出力信号を電位変動基準値と比較し、その差が許容誤差
以内であればそのまま、その差が許容誤差を越える場合
は上記電流変動基準値を再設定してピーク・ピーク電圧
Ｖ_P-Pの制御を行うことにより、より確実なピーク・ピ
ーク電圧Ｖ_P-Pの制御を行うことができる。

【００５９】本発明の帯電方法は磁気ブラシ帯電装置に
好ましいものであるが、これに限らずローラ帯電、ファ
ブラシ帯電の電位安定化制御にも用いることができる。
そして、これらのＶ_P-Pの設定は画像形成毎に毎回行っ
てもよいし、特定のプリント枚数毎に行うことにより、
連続プリント時の（Ｖ_P-P）thの変動からくる帯電条件
の不安定性を防止することができる。

【００６０】

【発明の効果】本発明の帯電方法によれば、環境、使用
期間等の条件が変化して磁気ブラシの抵抗や像形成体の
帯電条件がが変化しても、帯電バラツキの情報としてバ
イアス電圧の直流成分の電流値の変動幅、又は帯電電位
の変動幅を用い、これらの変動幅によりバイアス電圧の
交流成分のピーク・ピーク電圧を変更させるようにした
ので、環境その他の条件が変化して不安定になりがちな
バイアス電圧を常に適正な値に変更し、感光体への磁性
粒子の付着や帯電ムラを発生しない磁気ブラシによる帯
電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電装置の一実施例を示す拡大断面図
である。

【図２】本発明の帯電装置の他の実施例を示す拡大断面
図である。

【図３】本発明の帯電装置を備えた画像形成装置を示す
概要断面図である。

【図４】バイアス電圧の交流成分電圧と帯電電位の関係
を示すグラフである。

【図５】バイアス電圧の交流成分電圧と直流電流値の関
係を示すグラフである。

【図６】バイアス電圧の交流成分電圧と帯電電位、又は
直流電流値の変動幅の関係を示すグラフである。

【図７】バイアス電圧の交流成分電圧と変動幅の関係を
示すグラフである。

【図８】バイアス電圧の交流成分の好ましい範囲を示す
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 21Ａ 磁気ブラシ 22 帯電スリーブ（搬送担体） 23 磁石体 61 直流電源 62 電流計 63 交流電源 64 電位計 70 ＣＰＵ 71 ＲＯＭ Ｒ 保護抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 徹 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 (56)参考文献 特開 平４−181962（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−35302（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/02 G03G 15/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像形成体に接触する磁性粒子の帯電部材
   に直流成分と交流成分とを重畳したバイアス電圧を印加
   して、前記像形成体の帯電を行う帯電装置を有する画像
   形成装置において、前記画像形成装置には制御部と共
   に、直流成分と交流成分とを重畳して印加するバイアス
   電源に直流成分の電流値を検出する電流計が設けられて
   いて、前記制御部は印加するピーク・ピーク電圧値を低
   い値から次第に大きな値に変化させ、そのとき検出され
   た直流成分の電流値の変動幅を検出し、検出された変動
   幅をデータとして収納されている変動基準値と比較し、
   前記変動幅が変動基準値より低い値になる時のピーク・
   ピーク電圧値を検出し、検出した値を印加するバイアス
   電圧のピーク・ピーク電圧値として出力し、帯電を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記直流成分の電圧値を変更することに
   より前記像形成体の帯電電位を変更することを特徴とす
   る請求項１に記載の画像形成装置。