JP3559654B2 - 帯電装置、画像記録装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
帯電装置、画像記録装置及びプロセスカートリッジ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に接触させて被帯電体を帯電する接触帯電方式の帯電装置、接触帯電部材、該帯電装置や接触帯電部材を用いた画像記録装置（画像形成装置）やプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
より詳しくは、帯電部材が、担持部材に担持させた導電磁性粒子の磁気ブラシ部を有し、該磁気ブラシ部を被帯電体に接触させる磁気ブラシ帯電器であり、該磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ部担持部材に電圧印加手段により直流電圧成分と交番電圧成分を有する振動電圧を印加して被帯電体を帯電するものに関する。
【０００３】
【従来の技術】
例えば、電子写真方式・静電記録方式等の複写機・プリンタなど、電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体に該像担持体を帯電する工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像記録装置においては、被帯電体としての像担持体を一様に帯電処理（除電処理も含む）する手段機器として従来一般にコロナ帯電器が利用されていた。
【０００４】
これはコロナ帯電器を被帯電体に非接触に対向配設し、高圧を印加したコロナ帯電器から発生するコロナシャワーに被帯電体面をさらすことで被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【０００５】
近年は、コロナ帯電器よりも低オゾン・低電力等の利点を有することから、中・低速機種の画像記録装置などには接触帯電装置（直接帯電装置）が実用されるようになってきている。
【０００６】
これは、被帯電体に、所定の電圧を印加した帯電部材（接触帯電部材、接触導電部材）を当接させ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。接触帯電部材は導電性の部材であり、弾性ローラ（ローラ帯電器）、ブレード（ブレード帯電器）、磁気ブラシ（磁気ブラシ帯電器）、ファーブラシ（ファーブラシ帯電器）等の形態のものが用いられる。
【０００７】
磁気ブラシ帯電器は、給電電極を兼ねる担持部材に磁気拘束して担持させた導電磁性粒子の磁気ブラシ部を有し、該磁気ブラシ部を被帯電体に接触させ、担持部材に給電するものである。
【０００８】
ファーブラシ帯電器は、給電電極を兼ねる担持部材に担持させた導電性繊維のブラシ部を有し、該導電性繊維ブラシ部を被帯電体に接触させ、担持部材に給電するものである。
【０００９】
接触帯電には、放電現象による帯電が支配的である系と、被帯電体面に対する電荷の直接注入（充電）による帯電が支配的である系がある。
【００１０】
電荷注入帯電方式については例えば特開平６−３９２１号公報に開示されている。この電荷注入帯電方式は上記のような接触帯電部材に電圧を印加し、表面に電荷注入層を設けた、被帯電体としての感光体上のフロート電極に該感光体面に接触させた接触帯電部材から電荷を注入して帯電を行なう方法である。具体的には、特開平６−３９２１号公報では、電荷注入層として、感光体表面にアクリル樹脂に導電フィラー（導電性粒子）であるアンチモンドープで導電化したＳｎＯ２ を分散したものを塗工して用いることが可能であるとの記述がある。
【００１１】
このような電荷注入・接触帯電方式は、放電現象を用いないため、所望する感光体表面電位に等しい直流電圧を接触帯電部材に印加することで感光体を該所望の表面電位に帯電可能であり、またオゾンの発生もない。この場合における接触帯電部材は被帯電体面との接触性（実質的に隙間無く接触）等の点から磁気ブラシ帯電器やファーブラシ帯電器が好ましく用いられる。
【００１２】
接触帯電において接触帯電部材に印加する電圧に関して、直流電圧のみを印加するＤＣ印加方式と、直流電圧成分と交番電圧（交流電圧）成分を有する振動電圧（時間とともに電圧値が周期的に変化する電圧）を印加するＡＣ印加方式がある。ＤＣ印加方式の場合は、接触帯電部材の汚染や変性、環境変動等に起因する抵抗上昇の影響が帯電不良となって現れやすい。これに比べて、ＡＣ印加方式の場合は、ＡＣバイアスを印加し高電位差を生むことで、高抵抗化した接触帯電部材であっても帯電均一性・帯電安定性がある。特には、本出願人の先の提案に係る特公平３−５２０５８号公報に開示のように、帯電部材に所定の直流電圧成分と所定の交番電圧成分（接触帯電部材に直流電圧を印加したときの被帯電体の帯電開始電圧値の２倍以上のピーク間電圧を有する交番電圧）を有する振動電圧を印加する方式は均一帯電性に優れる。
【００１３】
図７に、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の接触帯電装置の一例の概略構成を示した。１は被帯電体であり、例えば、矢示の時計方向ａ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ドラム型電子写真感光体である。２０はこの感光体１面に接触させて配設した磁気ブラシ帯電器である。本例の磁気ブラシ帯電器はスリーブ回転タイプのものであり、磁気ブラシ部担持部材が回転可能なスリーブであり、該スリーブ内に配設した固定のマグネットロール（磁界発生手段）の磁気力で導電磁性粒子（キャリア）がスリーブ外面に拘束されて磁気ブラシ部として付着保持されている形態のものである。
【００１４】
即ち、２１は磁気ブラシ部担持部材としての、アルミニウム等の非磁性の導電性スリーブ（電極スリーブ、導電スリーブ、帯電スリーブなどと称される）である。
【００１５】
２２はこのスリーブ２１内に挿入配設した磁界発生手段としてのマグネットロールである。Ｎ・Ｓは該ロールの着磁部である。このマグネットロール２２は非回転の固定部材であり、このマグネットロール２２の外周りをスリーブ２１が同心に矢示の時計方向ｂに不図示の駆動機構にて所定の周速度にて回転駆動される。
【００１６】
２３は導電性の磁性粒子であり、スリーブ２１の外周面にスリーブ内部のマグネットロール２２の磁気力で拘束されて磁気ブラシ部２４として付着保持されている。導電磁性粒子２３はマグネットロール２２の磁気拘束力によりスリーブ２１の外面上で磁気的な穂立ちを形成し、これが集まってブラシ形状となっている。
【００１７】
Ｓ１はスリーブ２１に対する帯電バイアス印加電源である。
【００１８】
磁気ブラシ帯電器２Ａは磁気ブラシ部２４を被帯電体としての感光体１の面に接触させて接触ニップ部（帯電ニップ部）ｎを形成させてある。
【００１９】
磁気ブラシ部２４は、スリーブ２１の回転に伴って同じ方向に回転搬送され、帯電ニップ部ｎにおいて回転感光体１面を摺擦し、電源Ｓ１からスリーブ２１を介して磁気ブラシ部２４に印加された所定の帯電バイアス（振動電圧）により回転感光体１面が接触方式で帯電処理される。接触ニップ部ｎにおいて、スリーブ２１の回転方向、それに伴う磁気ブラシ部２４の回転搬送方向は被帯電体としての回転感光体１の回転方向に対してカウンター方向としてある。
【００２０】
スリーブ２１は、磁気ブラシ部２４の担持機能、搬送機能、帯電バイアス印加電極機能を担っている。
【００２１】
帯電バイアス印加電源Ｓ１は、例えば、−７００Ｖの直流電圧に、ピーク間電圧１０００Ｖｐｐ、周波数１０００Ｈｚの矩形電圧（交番電圧）を重畳した振動電圧を発生して磁気ブラシ帯電器２０のスリーブ２１に該電圧を給電する。回転感光体１面はほぼ−７００Ｖに均一帯電される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の接触帯電装置では、帯電性を向上するために磁気ブラシ帯電器に帯電バイアスとして印加する振動電圧の交番電圧成分のピーク間電圧Ｖｐｐを高くした高電圧を印加すると磁気ブラシ部から該磁気ブラシ部を構成している導電磁性粒子の被帯電体側への付着が顕著になるという問題が発生していた。
【００２３】
磁気ブラシ部２４からの導電磁性粒子２３の離脱は帯電性の劣化を生じさせる。画像記録装置にあっては磁気ブラシ帯電器２０の磁気ブラシ部２４がやせていくことで帯電性能や出力画像品質の劣化を招くし、像担持体面に付着した導電磁性粒子は画像露光障害物となったり、現像手段やクリーニング手段に持ち運ばれて混入して、出力画像品質を低下させる原因となる。
【００２４】
そこで本発明は、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の接触帯電に関して、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持しながら、磁気ブラシ部から被帯電体への導電磁性粒子の付着を防止し帯電性の劣化を防止すること、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の帯電装置や磁気ブラシ帯電器を用いた画像記録装置やプロセスカートリッジについて、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持しながら、磁気ブラシ部から像担持体への導電磁性粒子の付着を防止し高品位な画像記録を長期に渡り維持させることを目的とする。
【００２５】
【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、画像記録装置及びプロセスカートリッジである。
【００２６】
（１）被帯電体に接触する導電磁性粒子の磁気ブラシと、この磁気ブラシを担持する磁気ブラシ担持部材と、を備える磁気ブラシ帯電器であって、被帯電体を帯電する磁気ブラシ帯電器と、
磁気ブラシ担持部材に直流電圧成分と交流電圧成分を備える振動電圧を印加する電圧印加手段と、
磁気ブラシ帯電器、電圧印加手段、被帯電体を備える帯電回路中に接続された抵抗体と、
を有する帯電装置において、
前記磁気ブラシ帯電器単体の抵抗は１０ ５ 〜１０ ７ Ω（１００Ｖ印加時）であるとともに、前記導電磁性粒子の抵抗は１０ ６ 〜１０ ９ Ωｃｍであり、
前記抵抗体は、磁気ブラシ帯電器単体の抵抗の０．５倍以上であって、かつ帯電回路の抵抗が１０７Ω以下となるような抵抗を備え、印加電圧の変化に対して、抵抗体の抵抗変動は磁気ブラシ帯電器単体の抵抗変動よりも小さいことを特徴とする帯電装置。
【００２７】
（２）前記抵抗体が前記電圧印加手段に直列して接続されている抵抗器であることを特徴とする（１）に記載の帯電装置。
【００２８】
（３）前記抵抗体がヒューズ抵抗器であることを特徴とする（１）または（２）に記載の帯電装置。
【００２９】
（４）前記抵抗器が可変抵抗器であることを特徴とする（２）または（３）に記載の帯電装置。
【００３２】
（５）被帯電体は、その表面に１０９〜１０１４Ω・ｃｍの電荷注入層を備えることを特徴とする（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の帯電装置。
【００３４】
（６）像担持体に該像担持体を帯電する工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像記録装置において、像担持体の帯電工程手段が、（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の帯電装置であることを特徴とする画像記録装置。
【００３５】
（７）像担持体が光導電性であり、この像担持体に、該像担持体を帯電する工程、その帯電面に露光により静電潜像を形成する工程、該静電潜像を帯電したトナーにより可視化する工程を有する作像プロセスで画像形成が実行されることを特徴とする（６）に記載の画像記録装置。
【００３６】
（８）像担持体は、その表面に１０９〜１０１４Ω・ｃｍの電荷注入層を備えることを特徴とする（６）または（７）に記載の画像記録装置。
【００３７】
（９）少なくとも、像担持体と、像担持体を帯電する工程手段を包含して画像記録装置本体に対して着脱されるプロセスカートリッジにおいて、
像担持体の帯電工程手段が、（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の帯電装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【００３８】
（１０）像担持体が光導電性であることを特徴とする（９）に記載のプロセスカートリッジ。
【００３９】
（１１）像像担持体は、その表面に１０９〜１０１４Ω・ｃｍの電荷注入層を備えることを特徴とする（９）または（１０）に記載のプロセスカートリッジ。
【００４０】
〈作 用〉
１）磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の接触帯電装置について、磁気ブラシ部と、磁気ブラシ部担持部材と、該担持部材に対する電圧印加手段と、被帯電体から構成される帯電回路中に磁気ブラシ帯電器単体の０．５倍以上の抵抗を有する抵抗体を挿入し、かつ該抵抗体挿入後の帯電回路の抵抗を１０７Ω以下とした構成（帯電回路抵抗の測定時には被帯電体は該被帯電体と同形状の導電性部材とする）とし、磁気ブラシ帯電器単体の抵抗は１０ ５ 〜１０ ７ Ω（１００Ｖ印加時）であるとともに、導電磁性粒子の抵抗は１０ ６ 〜１０ ９ Ωｃｍでることで、帯電回路の抵抗の電圧依存性を抑え、帯電性能の維持と磁気ブラシ部から被帯電体への導電磁性粒子の付着の低減化がなされる。即ち磁気ブラシ帯電器と電圧印加手段の間に抵抗電圧依存のない抵抗器を挿入することにより、帯電系全体の抵抗を高電圧印加時にも安定して使用することができる。
【００４１】
また、装置の使用環境が変化したときも磁気ブラシ部の抵抗が変動することがあるが、これも抵抗器を挿入することで安定して使用することができる。
【００４２】
加えて、導電磁性粒子に要求される抵抗特性を広げられるため、材料や粒径などの特性についても、その選択の巾を広げられる。
【００４３】
これにより、高電圧を印加し帯電性を向上させると同時に、電圧印加時に発生していた磁気ブラシ部の導電磁性粒子の被帯電体への付着、これによる帯電性の劣化を防止し、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持させることができる。
【００４４】
磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の帯電装置や磁気ブラシ帯電器を用いた画像記録装置やプロセスカートリッジにあっては、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持しながら、磁気ブラシ部から像担持体への導電磁性粒子の付着を防止し高品位な画像記録を長期に渡り維持させることができる。
【００４５】
上記の抵抗体は、磁気ブラシ帯電器単体の抵抗の０．５倍以上で、帯電回路系全体としては１０７ Ω以下にする抵抗体であれば、帯電の環境安定性の効果、磁気ブラシ帯電器にあっては磁気ブラシ部からの導電性磁性粒子の離脱防止に効果が認められた。
【００４６】
抵抗体の抵抗が磁気ブラシ帯電器単体の抵抗の０．５倍より低い場合は磁気ブラシ帯電器の抵抗が主になるために環境依存を抑えることができず、帯電回路系全体として１０７Ωを越える場合は帯電回路系の抵抗が高すぎるため十分な帯電性能を得ることができなかった。
抵抗体の抵抗は、上記で規定した通りであり、さらに印加電圧の変化に対して、抵抗体の抵抗変動は磁気ブラシ帯電器単体の抵抗変動よりも小さいことを規定したことにより、交流電圧の印加により印加電圧が変化した場合であっても、帯電性能をほぼ一定に保つことができ、磁気ブラシからの磁性粒子の離脱を防止できる。
【００４７】
２）抵抗体を電圧印加手段に直結して挿入した抵抗器とすることで、容易に帯電系全体の抵抗を調整可能である。
【００４８】
３）抵抗体にヒューズ抵抗器を使用することで、過電流が流れたときに電圧を遮断し、被帯電体（像担持体）や磁気ブラシ帯電器あるいは電圧印加手段の損傷を防ぐことが可能である。
【００４９】
４）抵抗体を可変抵抗器にすることで、磁気ブラシ部の導電磁性粒子の組成を操作することなく帯電系の抵抗の微調整を行うことができ、画像記録装置やプロセスカートリッジにあっては、それらの種々の仕様に合わせて容易に帯電系の抵抗の微調整を行うことができる。
【００５０】
５）抵抗体を磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ部担持部材表面を一様に被った抵抗層の形態で形成具備させることで、被帯電体（像担持体）上に存在する欠陥部位（ピンホール等の低耐圧欠陥部位）に対しても極めて強い耐圧性能を示した。
【００５１】
即ち、このような構成においても、上記１）の場合と同様の作用効果すなわち高電圧を印加し帯電性を向上させると同時に、電圧印加時に発生していた磁気ブラシ部の導電磁性粒子の被帯電体への付着、これによる帯電性の劣化を防止し、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持させることができるとともに、被帯電体上の欠陥部位にも電流集中が極めて起きにくいものにすることが可能となる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
〈実施形態例１〉（図１〜図４）
（１）画像記録装置例の概略
図１は本発明に従う画像記録装置例の概略構成図である。本例の画像記録装置は、転写式電子写真方式、プロセスカートリッジ着脱方式、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式のレーザービームプリンタである。
【００５３】
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であり、矢示の時計方向ａに所定の周速度（プロセススピード）、本例では１００ｍｍ／ｓｅｃをもって回転駆動される。本例の感光体は表面に電荷注入層を設けたＯＰＣ感光体（有機感光体）である。これについては（３）項で詳述する。
【００５４】
２は該感光体（ドラム）１に対する接触帯電部材であり、本例は矢示の時計方向ｂに回転駆動されるスリーブ回転タイプの磁気ブラシ帯電器である。これについては（４）項で詳述する。
【００５５】
この磁気ブラシ帯電器２に帯電バイアス印加電源Ｓ１から所定の帯電バイアス、本例では
−７００Ｖの直流電圧Ｖｄｃ、
ピーク間電圧Ｖｐｐ１０００Ｖ、周波数１ｋＨｚの矩形波の交流電圧Ｖａｃ
を重畳した振動電圧が抵抗器（抵抗体）２５を介して印加され、回転感光体表面が上記印加帯電直流電圧Ｖｄｃとほぼ同じ−７００Ｖに電荷注入方式で接触帯電処理される。
【００５６】
その回転感光体１の帯電処理面に対して露光器としてのレーザースキャナ７によりレーザービーム走査露光Ｌがなされて目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。レーザースキャナ７は目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光Ｌを出力する。７ａはレーザースキャナ７からの出力レーザー光Ｌを回転感光体１の画像露光部に偏向するミラーである。
【００５７】
その回転感光体面の静電潜像が現像器３によりトナー画像として現像される。本例の場合は反転現像器であり、静電潜像の露光明部にトナーが付着して潜像の現像がなされる。３ａは回転現像スリーブ、３ｂは該現像スリーブ内に挿入配設したマグネットロール、Ｓ２は現像スリーブ３ａに対する現像バイアス印加電源である。現像スリーブ３ａは感光体１の表面と０．３ｍｍ隔てて対向しており、矢示の反時計方向に回転駆動されてその周面に負に摩擦帯電されたトナーが薄層として塗布されて感光体との対向部（現像部）へ搬送される。現像スリーブ３ａには現像バイアス印加電源Ｓ２により、本例の場合は、−５００Ｖの直流電圧と、周波数２．０ｋＨｚ、ピーク間電圧１．６ｋＶの交流電圧を重畳した現像バイアスを印加することで、感光体１の静電潜像の露光明部に現像スリーブ３ａ側のトナーが電界により選択的に付着して静電潜像のトナー現像がなされる。
【００５８】
回転感光体１面のトナー画像は感光体１と転写器４との対向部である転写部Ｔにおいて、該転写部Ｔに不図示の給紙機構部から所定のタイミングで給紙された記録材Ｐに対して転写される。転写器４は本例の場合は感光体に当接させた転写ローラであり、この転写ローラ４に転写バイアス印加電源Ｓ３からトナーの帯電極性とは逆極性の所定電圧の転写バイアスが印加されて、転写部Ｔに導入された記録材Ｐの表面側に感光体１面側のトナー画像が静電的に転写される。
【００５９】
転写部Ｔを通ってトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは回転感光体面から分離されて定着器５に導入され、トナー画像の定着処理を受けてプリントとして出力される。
【００６０】
また記録材分離後の回転感光体の面はクリーニング器６により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。
【００６１】
（２）プロセスカートリッジ１０
１０はプリンタ本体内の所定の部位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る。本例のものは、像担持体としての感光体１と、接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電器２と、現像器３と、クリーニング器６の４つのプロセス機器を所定の相互配置関係をもって一体的にカートリッジ筐体９内に組み付けてプロセスカートリッジ１０としてある。
【００６２】
このプロセスカートリッジ１０をプリンタ本体内の所定の部位に対して装着することで、該プロセスカートリッジ１０とプリンタ本体側とが機械的・電気的に所定に結合状態になり、プリンタが画像形成動作可能状態になる。８・８はプロセスカートリッジ１０の着脱ガイド部材兼保持部材である。
【００６３】
（３）感光体１（図２）
本例で使用の感光体１は前述したように、表面に電荷注入層を設けたＯＰＣ感光体（有機感光体）である。
【００６４】
図２は該感光体１の層構成模型図である。１１はアルミニウム製のドラム基体（Ａｌドラム基体）であり、その上に、下引き層１２、正電荷注入防止層１３、電荷発生層１４、電荷輸送層１５を順次に重ねて塗工することで一般的なＯＰＣ感光体層を形成し、更にその上に電荷注入層１６を塗布して形成具備させたものである。
【００６５】
本例における電荷注入層１６は、光硬化型のアクリル樹脂に、導電性粒子としてのＳｎＯ２ 超微粒子１６ａ（径が約０．０３μｍ）、４フッ化エチレン樹脂（商品名テフロン）などの滑剤、重合開始剤等を混合分散し、塗工後、光硬化法により膜形成したものである。電荷注入層１６の抵抗値としては１×１０９ 〜１×１０１４（Ω・ｃｍ）の範囲が適当である。
【００６６】
感光体層はＣｄＳや、Ｓｉ，Ｓｅなど無機物半導体を用いることもできる。
【００６７】
（４）磁気ブラシ帯電器２（図３）
図３の（ａ）は帯電回路系の構成模型図、（ｂ）はその等価回路図である。
【００６８】
本例の接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電器２はスリーブ回転タイプのものである。この磁気ブラシ帯電器２は、固定支持させたマグネットロール２２と、このマグネットロール２２の外回りに同心に回転自由に外嵌させた、表面の平均粗さＲａ１．２μｍ、外径１６ｍｍ、長さほぼ３０ｃｍの非磁性の導電性帯電スリーブ２１と、この帯電スリーブ２１の外周面に帯電スリーブ内部のマグネットロール２２の磁力により吸着保持させて形成させた導電磁性粒子２３の磁気ブラシ層（磁気ブラシ部）２４からなる。
【００６９】
マグネットロール２２は帯電スリーブ表面上で半径方向の磁束密度のピークが８００Ｇを発生する磁極を４極有するものを使用し、感光体１側に一つの磁極が向くようにマグネットロール２２を固定支持させた。
【００７０】
磁気ブラシ層２４を構成させる導電磁性粒子２３は、平均粒径が３０μｍ、体積抵抗のオーダが１×１０７ （Ωｃｍ）のフェライト粒子であり、飽和磁化が６０（Ａ・ｍ２ ／ｋｇ）のものを使用した。
【００７１】
導電磁性粒子の抵抗測定は、底面積２２８ｍｍ２ の筒状の容器に導電磁性粒子を２ｇ充填して加圧し、上下から１００Ｖの電圧を印加してこの系に流れる電流から算出し正規化したもので定義した。
【００７２】
導電磁性粒子としては、フェライト、マグネタイトなど磁性金属粒子や、またこれらの磁性粒子を樹脂で結着したものも使用可能である。抵抗値は１×１０６ 〜１０９ Ωｃｍのものが適当である。粒径については１０〜５０μｍが適性であった。更に、好ましくは１５〜３０μｍの導電磁性粒子が感光体１への付着抑制の点で望ましい。また、複数の磁性粒子を混合し用いることで帯電性の向上も図ることが可能である。
【００７３】
導電磁性粒子の平均粒径は、水平方向最大弦長で示し、測定法は顕微鏡法により、粒子３００個以上をランダムに選び、その径を実測して算術平均をとることによって算出した。
【００７４】
導電磁性粒子の磁気特性測定には理研電子株式会社の直流磁化Ｂ−Ｈ特性自動記録装置ＢＨＨ−５０を用いることができる。この際、直径（内径）６．５ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状の容器に導電磁性粒子を荷重約２ｇ重程度で充填し、容器内で粒子が動かないようにしてそのＢ−Ｈカーブから飽和磁化を測定する。
【００７５】
而して、上記の磁気ブラシ帯電器２を、感光体１と略並行にして、帯電スリーブ２１の表面と感光体１の表面との離間距離が０．５ｍｍになるように長手方向の端部をスペーサ部材（不図示）を介して感光体の端部表面に当接して配設することで、磁気ブラシ層２４を感光体１面に所定幅の帯電部ｎを形成させて接触させてある。
【００７６】
帯電スリーブ２１は帯電部ｎにおいて感光体１の回転方向ａとは逆方向である矢示の時計方向ｂに感光体１の回転周速度１００ｍｍ／ｓｅｃと同じ周速度で回転駆動され、これに伴い磁気ブラシ層２４も同方向に回転して感光体１面を摺擦する。
【００７７】
そして帯電時に該磁気ブラシ帯電器２の帯電スリーブ２１に対して帯電バイアス印加電源Ｓ１から抵抗器２５を介して前記の所定の帯電バイアスＶｄｃ＋Ｖａｃ（振動電圧）が印加されることにより、磁気ブラシ層２４の導電磁性粒子を通して帯電部ｎにおいて感光体１の電荷注入層１６に電荷が注入（充電）され、感光体表面は磁気ブラシ帯電器２に対する上記印加帯電バイアスとほぼ同電位に帯電される。
【００７８】
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（感光体）表面に電荷注入を行なうものであり、本例においては感光体表面材質の持つトラップ電位に電荷を注入するものではなく、電荷注入層１６の導電性粒子（ＳｎＯ２ ）１６ａに電荷を充電して帯電を行なう方式であり、図３の（ｂ）の等価回路のように、電荷輸送層１５を誘電体とし、アルミニウムドラム基体１１と、電荷注入層１６内の導電性粒子１６ａを両電極板とする微小なコンデンサーに対して、接触帯電部材２で電荷を充電する理論に基づくものと考えられる。この際、導電性粒子１６ａ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、マクロ的には感光体表面は均一電位に充電、帯電されているように見えるが、実際には微小な無数の充電された導電性粒子であるＳｎＯ２ が感光体表面を覆っているような状況となっている。このため、レーザー光によって画像露光Ｌを行なっても、それぞれのＳｎＯ２ 粒子１６ａ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ものと予想する。
【００７９】
（５）抵抗体（抵抗器）２５と、磁気ブラシ帯電器２の抵抗特性
次に、本発明のポイントである抵抗器２５を含めた磁気ブラシ帯電器２の抵抗特性について説明する。
【００８０】
本発明では、磁気ブラシ帯電器２（帯電磁気ブラシ）の抵抗に近いあるいはそれより大きな抵抗をもつ抵抗器２５を磁気ブラシ帯電器２に直列に配置し、磁気ブラシ帯電器２に対する帯電バイアスとしての振動電圧（交流電圧）印加時により発生する磁気ブラシ層２４の導電磁性粒子２３の感光体１への付着を防止することができた。その詳細について説明する。図４は、
Ａ；磁気ブラシ帯電器２自体
Ｂ；抵抗器２５自体
Ｃ；磁気ブラシ帯電器２と抵抗器２５を直列に配置したもの
の上記Ａ〜Ｃの各場合の抵抗特性を印加電圧（直流）を変えて測定した結果である。
【００８１】
抵抗器２５としては、プレート抵抗器（ＦＰ−１［５００ｋΩ］：日本ヒドラジン工業製）を使用したが、その他にも一般の高耐圧、低温度係数の抵抗器が使用可能である。
【００８２】
図４から、Ａの磁気ブラシ帯電器２自体の抵抗は印加電圧に対し大きく変化するが、Ｂの抵抗器２５自体の抵抗は印加電圧に対しほとんど変化がない。従って、磁気ブラシ帯電器２と同程度の抵抗をもつ抵抗器２５を磁気ブラシ帯電器２に直列に配置したＣの磁気ブラシ帯電器２＋抵抗器２５の抵抗変動は小さくすることができる。
【００８３】
よって、磁気ブラシ帯電器２に帯電バイアスとして、ピーク間電圧の大きい振動電圧（Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）を印加した場合であっても帯電系全体の抵抗はほぼ一定に保つことが可能である。
【００８４】
帯電安定性を確保するためには帯電バイアスとしてピーク間電圧のより高い振動電圧を印加することが望ましい。印字を繰り返した場合、転写残トナーがクリーニング器６をすり抜けて磁気ブラシ帯電器２の磁気ブラシ層２４に混入するため、その混入トナーが磁気ブラシ層２４と感光体１との接触を阻害し帯電性が劣化する。従って高い振動電圧を印加することでトナーを拡散し感光体を効率良く帯電することが望ましいのである。前述したように、従来、磁気ブラシ帯電器２に振動電圧を印加した場合、磁気ブラシ部から感光体への導電磁性粒子の付着が問題であったが、本実施例の構成をとることで、帯電特性及び導電磁性粒子の感光体への付着に対し安定した帯電装置を構成できる。
【００８５】
磁気ブラシ帯電器の抵抗の測定は、画像記録装置の被帯電体としての感光体１のかわりに同形状のアルミ製シリンダー（導電性部材）を挿入し磁気ブラシ帯電器２と該シリンダー間に帯電時と等しい直流電圧を印加し、流れる直流電流から抵抗値を換算した。また、抵抗器２５の抵抗特性は抵抗器２５の両端に同等の電圧を印加し測定した。
【００８６】
（６）本実施形態例の効果と、比較例
比較例として、帯電バイアス印加電源Ｓ１から磁気ブラシ帯電器２に対して抵抗器２５を介さずに直接に帯電バイアスとしての振動電圧を印加して感光体１の帯電を行った場合を示した。
【００８７】
比較例の構成では帯電性を満足させるために高いピーク間電圧Ｖｐｐを持った振動電圧を印加すると、磁気ブラシ帯電器２の磁気ブラシ層２４から感光体１への導電磁性粒子の付着が増加した。
【００８８】
しかし、本実施形態例（実施例１）では抵抗器２５により電圧依存度を少なくすることで、高いピーク間電圧Ｖｐｐを持った振動電圧印加時においても磁気ブラシ帯電器２の磁気ブラシ層２４から感光体１への導電磁性粒子の付着を生じることなく安定した帯電性を維持することができた。
【００８９】
磁気ブラシ層２４から感光体１への導電磁性粒子の付着は、磁気ブラシ帯電器２に印加したバイアスと、感光体１の電位の差をうめるように導電磁性粒子に電荷が誘起され生じていると考えられる。従って、帯電回路系の抵抗が低い場合には、電荷が誘起されやすく導電磁性粒子付着しやすくなる。本発明は、高圧側で抵抗が下がるのを防止し、導電磁性粒子付着を抑制するものである。
【００９０】
【表１】
表１中の帯電性評価（印字後帯電性）については、前回露光を受けた感光体部位の帯電不良より生じる帯電ゴーストについて評価し、１００００枚印字後の状態を評価した。
【００９１】
付着評価については、初期に帯電スリーブ２１に満遍なく担持させた導電磁性粒子の磁気ブラシ層２４により１００００枚の印字が可能であったか否かを評価した。
【００９２】
本構成において、抵抗器２５は抵抗５００ｋΩのものを用いたが、およそ磁気ブラシ帯電器２の抵抗の０．５倍以上で、帯電系全体としては１０７ Ω以下にする抵抗器であれば、帯電性、及び導電磁性粒子付着防止の両立に効果が認められた。
【００９３】
磁気ブラシ帯電器２の抵抗の０．５倍より低い抵抗の抵抗器２５の場合は、磁気ブラシ帯電器２の抵抗が主になるため電圧依存性を抑えることができず、帯電性と導電磁性粒子付着防止特性を両立することができなかった。
【００９４】
また抵抗器２５を含む帯電回路全体の抵抗（導電磁性粒子の磁気ブラシ部２４、磁気ブラシ部２４の担持部材としての帯電スリーブ２１、電圧印加手段Ｓ１、抵抗体としての抵抗器２５、被帯電体としての像担持体１に同形状の導電性部材から構成した帯電回路の抵抗）が１０７ Ωを越える場合は帯電系の抵抗が高すぎるため十分な帯電性を得ることができなかった。
【００９５】
表２に、抵抗器２５の抵抗を変えて評価した結果を示す。
【００９６】
【表２】
抵抗が凡そ１００ｋΩ（１０５ Ω）の磁気ブラシ帯電器２を用い、抵抗器２５の抵抗を１０ｋΩから１００ＭΩまで変化させて、帯電性及び導電磁性粒子の付着を評価した。
【００９７】
抵抗器２５の抵抗１０ｋΩでは、磁気ブラシ帯電器２単体の抵抗に対し一桁低い抵抗であるため、抵抗の電圧依存を防止する効果はほとんどなく磁気ブラシ帯電器２のみの比較例１と同等の結果になった。従って、抵抗器２５の抵抗としては、抵抗値の電圧依存を抑えるべく磁気ブラシ帯電器２の０．５倍以上である必要がある。
【００９８】
更に、抵抗器２５として抵抗値の高い１００ＭΩを挿入したときは、抵抗の電圧依存は完全になくすことができるが、帯電系の抵抗が高すぎるため、感光体１を充電するに十分な電流を流すことができず、標準状態においても帯電性を満足することができなかった。
【００９９】
帯電系全体としては１０７ Ω以下の抵抗になるような抵抗器２５を挿入することで、安定した帯電性と導電磁性粒子の付着防止に効果がある。
【０１００】
ここで、磁気ブラシ帯電器２のみの抵抗としては１０５ 〜１０７ Ω（１００Ｖ印加時）が適当であり、従って帯電系全体としても１０５ 〜１０７ Ωであることが望ましい。
【０１０１】
本構成では、磁気ブラシ帯電器２の磁気ブラシ層２４もしくは導電磁性粒子の組成を変更することなく抵抗器２５の抵抗調整のみで帯電装置もしくは帯電回路系の抵抗調整を容易にできるため様々な仕様の画像記録装置にも容易に応用可能である。
【０１０２】
また、抵抗体２５自体を可変抵抗器にすることでさらにその調整を容易にする。
【０１０３】
また、抵抗体２５としてヒューズ抵抗器を使用することで、事故による渦電流から、磁気ブラシ帯電器２や感光体１あるいは電圧印加手段Ｓ１を保護することも可能である。また、導電磁性粒子は使用環境によって抵抗の変動があるが抵抗器２５を挿入することにより環境変動に対し安定したシステムを提供する。
【０１０４】
以上、本実施形態例において、電圧依存性の大きな磁気ブラシ帯電器２に電圧特性に優れた抵抗器２５を直列に配置することで、高電圧印加時の帯電系の抵抗を一定に維持することで、安定した帯電性を維持し、導電磁性粒子の付着も防ぐことが可能になった。
【０１０５】
〈参考例１〉（図５・図６）
本参考例は、帯電回路系に介入させる抵抗体を、図５のように磁気ブラシ帯電器２Ａの帯電スリーブ２１の外周面、即ち帯電スリーブ２１の磁気ブラシ層担持面を一様に被わせた抵抗層２６として具備させたものである。導電磁性粒子２３の磁気ブラシ層２４はこの抵抗層２６を介して給電用電極部材としての帯電スリーブ２１に担持され、帯電スリーブ２１から該抵抗層２６を介して給電される。
【０１０６】
他の帯電装置構成、プリンタ構成は実施形態例１のものと同様であるので再度の説明は省略する。
【０１０７】
抵抗層２６は、凡そ１０７〜１０９ Ω・ｃｍの比抵抗をもつ抵抗材料を帯電スリーブ２１の外周面に層として形成して具備させた。
【０１０８】
該抵抗層２６の材質としては金属酸化物や樹脂層が使用可能である。例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂など硬質なバインダーに導電性粒子を分散し抵抗調整し、塗布、乾燥し使用することが可能である。また、光硬化法や熱硬化法により作成することも可能である。
【０１０９】
本参考例では抵抗層２６の耐久性と電圧依存性のないセラミックコート法による、金属酸化物の抵抗層２６を形成し使用した。例えばアルミナなどの酸化物を抵抗調整したものを高温で溶融状態にして塗布することにより、帯電スリーブ２１表面に所望の特性を有する抵抗層２６を形成した。形成された抵抗層２６の比抵抗は凡そ２×１０８Ω・ｃｍであり、直径１．６ｃｍの帯電スリーブ２１に厚さ０．２ｍｍにコートした。
【０１１０】
得られた帯電スリーブ２１に導電磁性粒子２３を磁気付着させて磁気ブラシ層２４として担持させて、抵抗層２６を有する磁気ブラシ帯電器２Ａを構成し、被帯電体としての感光体１と同形状の導電性シリンダーとの間に電圧を印加して該磁気ブラシ帯電器２Ａの抵抗を測定したところ、電圧特性に優れた抵抗層２６を有するため抵抗の電圧依存を抑えることが可能になった。
【０１１１】
図６は抵抗特性の結果を表わしている。Ａ（比較例）のように、抵抗層２６を有していない磁気ブラシ帯電器のみの場合の特性に比べ、Ｄ（実施例２）のように、抵抗層２６を施した磁気ブラシ帯電器２Ａの場合は電圧特性に優れていることを確認した。
【０１１２】
表３に上記両者の帯電性評価（印字後帯電性）と導電磁性粒子付着評価についての結果を示した。この評価要領は前述表１の場合と同様である。
【０１１３】
【表３】
表３から明らかなように、比較例の抵抗層２６を有していない磁気ブラシ帯電器を使用した場合に比べ、参考例１では、電圧特性に優れた抵抗層２６を帯電スリーブ２１の表面に形成してるため帯電系の抵抗変化を少なくすることが可能であり、高電圧条件下であっても導電磁性粒子付着防止特性に優れ、帯電性と導電磁性粒子付着防止特性が両立できることを確認した。
【０１１４】
さらに、帯電スリーブ２１上に一様に抵抗層２６を形成することで、被帯電体としての感光体１に欠陥（ピンホール等の低耐圧欠陥部）があった場合にも極めて強い耐リーク特性を示し電圧降下が発生することはなかった。
【０１１５】
本構成における抵抗層２６としては、比抵抗２×１０８ （Ω・ｃｍ）の抵抗層を形成したが、抵抗層２６の抵抗は適当な範囲をもつ。磁気ブラシ帯電器単体の０．５倍以上の抵抗を抵抗層２６にもたせるような比抵抗や形状を選ぶことが必要である。つまり、磁気ブラシ層２４＋抵抗層２６の系の抵抗から磁気ブラシ帯電器単体の抵抗を差し引いた抵抗が、磁気ブラシ帯電器単体の０．５倍以上であることが必要である。０．５倍より低い場合は帯電系全体の抵抗を主に磁気ブラシが負担することになるため帯電系の抵抗変化を抑えることができなくなる。また、抵抗層２６は帯電系全体としては１０７ Ω以下になるよう調整する必要がある。全体として１０７ Ωを越える場合は帯電系の抵抗が高すぎるため十分な帯電性を得ることができなかった。
【０１１６】
表４に抵抗層２６の比抵抗を変えて該抵抗層の抵抗を調整して評価した結果を示す。
【０１１７】
【表４】
〈変形例等〉
１）本発明の磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の接触帯電装置ないし帯電部材は、実施形態例の画像記録装置における像担持体の帯電処理に限らず、広く被帯電体の接触帯電処理手段として有効であることはもちろんである。
【０１１８】
２）磁気ブラシ帯電器は実施形態例のスリーブ回転タイプに限らず、マグネットロール２２が回転するものや、マグネットロール２２の表面を必要に応じて給電用電極として導電性処理して、更には抵抗層２６を施して、該マグネットロール２２の面に直接に導電磁性粒子を磁気拘束させて磁気ブラシ層２４を形成保持させ、マグネットロール２２を回転させる構成のもの等にすることもできる。回転しないタイプの磁気ブラシ帯電器とすることもできる。
【０１１９】
３）被帯電体は注入帯電方式の場合には表面抵抗が１０９ 〜１０１４Ω・ｃｍの層を持つことが望ましいが、放電による帯電が支配的なものであってもよい。
【０１２０】
４）画像記録装置における像坦持体の帯電面に対する情報書き込み手段としての画像露光手段は、実施形態例で示した様なデジタル的な潜像を形成するレーザー走査露光手段に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッタ等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら構わない。
【０１２１】
また像担持体は静電記録誘電体などであってもよい。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【０１２２】
静電潜像の現像方式・手段は任意であり、実施形態例の反転現像でなく、正規現像方式であっても勿論よい。
【０１２３】
５）また、転写方法としては、実施形態例に示したローラ転写だけでなく、ブレード転写やその他の接触転写帯電方式、更に転写ドラムや転写ベルトや中間転写体などを用いて、単色画像形成ばかりでなく多重転写等により多色、フルカラー画像を形成する画像形成装置にも適応可能な事は言うまでもない。
【０１２４】
６）プロセスカートリッジ１０は実施形態例のものに限らず、任意の作像プロセス機器の組み合わせをもって構成することができる。たとえば、像担持体１と接触帯電部材２の組み合わせ、像担持体１と現像器３又は／及びクリーニング器６の組み合わせ、像担持体１と接触帯電器２と現像器３又は／及びクリーニング器６の組み合わせなどである。
【０１２５】
７）また、像担持体としての電子写真感光体や静電記録誘電体を回動ベルト型にし、これに帯電・潜像形成・現像の工程手段により所要の画像情報に対応したトナー像を形成させ、そのトナー像形成部を閲読表示部に位置させて画像表示させ、像担持体は繰り返して表示画像の形成に使用する画像表示装置もある。本発明の画像記録装置にはこのような画像表示装置も含む。
【０１２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の接触帯電に関して、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持しながら、磁気ブラシ部から被帯電体への導電磁性粒子の離脱付着を防止し帯電性の劣化を防止すること、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の帯電装置や磁気ブラシ帯電器を用いた画像記録装置やプロセスカートリッジについて、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持しながら、磁気ブラシ部から像担持体への導電磁性粒子の離脱付着を防止し高品位な画像記録を長期に渡り維持させることができる。
【０１２７】
即ち、帯電回路の抵抗の電圧依存性を抑え、帯電性能の維持と磁気ブラシ部から被帯電体への導電磁性粒子の離脱付着の低減化がなされる。つまり磁気ブラシ帯電器と電圧印加手段の間に抵抗電圧依存のない抵抗器を挿入することにより、帯電系全体の抵抗を高電圧印加時にも安定して使用することができる。
【０１２８】
また、装置の使用環境が変化したときも磁気ブラシ部の抵抗が変動することがあるが、これも抵抗器を挿入することで安定して使用することができる。
【０１２９】
加えて、導電磁性粒子に要求される抵抗特性を広げられるため、材料や粒径などの特性についても、その選択の巾を広げられる。
【０１３０】
従って、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の帯電装置や磁気ブラシ帯電器を用いた画像記録装置やプロセスカートリッジにあっては、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持しながら、磁気ブラシ部から像担持体への導電磁性粒子の離脱付着を防止し高品位な画像記録を長期に渡り維持させることができる。
【０１３１】
抵抗体を電圧印加手段に直結して挿入した抵抗器とすることで、容易に帯電径全体の抵抗を調整可能である。
【０１３２】
抵抗体にヒューズ抵抗器を使用することで、過電流が流れたときに電圧を遮断し、被帯電体（像担持体）や磁気ブラシ帯電器あるいは電圧印加手段の損傷を防ぐことが可能である。
【０１３３】
抵抗体を可変抵抗器にすることで、磁気ブラシ部の導電磁性粒子の組成を操作することなく帯電系の抵抗の微調整を行うことができ、画像記録装置やプロセスカートリッジにあっては、それらの種々の仕様に合わせて容易に帯電系の抵抗の微調整を行うことができる。
【０１３４】
抵抗体を磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ部担持体表面を一様に被った抵抗層の形態で形成具備させることで、被帯電体（像担持体）上に存在する欠陥部位（ピンホール等の低耐圧欠陥部位）に対しても極めて強い耐圧性能を示した。
【０１３５】
即ち、このような構成においても、高電圧を印加し帯電性を向上させると同時に、電圧印加時に発生していた磁気ブラシ部の導電磁性粒子の被帯電体への付着離脱、これによる帯電性の劣化を防止し、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持させることができるとともに、被帯電体上の欠陥部位にも電流集中が極めて起きにくいものにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における画像記録装置の構成略図
【図２】感光体の層構成模型図
【図３】（ａ）は帯電回路系の模型図、（ｂ）はその等価回路図
【図４】磁気ブラシ帯電器、抵抗器、磁気ブラシ帯電器＋直列接続抵抗器の各場合の抵抗特性グラフ
【図５】参考例１における帯電回路系の模型図
【図６】抵抗層を具備させた磁気ブラシ帯電器と、抵抗層を具備させていない磁気ブラシ帯電器の抵抗特性グラフ
【図７】磁気ブラシ帯電器の一例の模型図
【符号の説明】
１ 被帯電体としての像担持体（電子写真感光体）
２・２Ａ・２０ 接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電器
２１ 帯電スリーブ（磁気ブラシ部担持部材）
２２ マグネットローラ（磁界発生手段）
２３ 導電磁性粒子（キャリア）
２４ 磁気ブラシ層
２５ 抵抗器
２６ 抵抗層
３ 現像器
４ 転写器（転写ローラ）
５ 定着器
６ クリーニング器
７ 露光器（レーザービームスキャナ）
１０ プロセスカートリッジ
Ｓ１〜Ｓ３ バイアス印加電源
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に接触させて被帯電体を帯電する接触帯電方式の帯電装置、接触帯電部材、該帯電装置や接触帯電部材を用いた画像記録装置（画像形成装置）やプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
より詳しくは、帯電部材が、担持部材に担持させた導電磁性粒子の磁気ブラシ部を有し、該磁気ブラシ部を被帯電体に接触させる磁気ブラシ帯電器であり、該磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ部担持部材に電圧印加手段により直流電圧成分と交番電圧成分を有する振動電圧を印加して被帯電体を帯電するものに関する。
【０００３】
【従来の技術】
例えば、電子写真方式・静電記録方式等の複写機・プリンタなど、電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体に該像担持体を帯電する工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像記録装置においては、被帯電体としての像担持体を一様に帯電処理（除電処理も含む）する手段機器として従来一般にコロナ帯電器が利用されていた。
【０００４】
これはコロナ帯電器を被帯電体に非接触に対向配設し、高圧を印加したコロナ帯電器から発生するコロナシャワーに被帯電体面をさらすことで被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【０００５】
近年は、コロナ帯電器よりも低オゾン・低電力等の利点を有することから、中・低速機種の画像記録装置などには接触帯電装置（直接帯電装置）が実用されるようになってきている。
【０００６】
これは、被帯電体に、所定の電圧を印加した帯電部材（接触帯電部材、接触導電部材）を当接させ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。接触帯電部材は導電性の部材であり、弾性ローラ（ローラ帯電器）、ブレード（ブレード帯電器）、磁気ブラシ（磁気ブラシ帯電器）、ファーブラシ（ファーブラシ帯電器）等の形態のものが用いられる。
【０００７】
磁気ブラシ帯電器は、給電電極を兼ねる担持部材に磁気拘束して担持させた導電磁性粒子の磁気ブラシ部を有し、該磁気ブラシ部を被帯電体に接触させ、担持部材に給電するものである。
【０００８】
ファーブラシ帯電器は、給電電極を兼ねる担持部材に担持させた導電性繊維のブラシ部を有し、該導電性繊維ブラシ部を被帯電体に接触させ、担持部材に給電するものである。
【０００９】
接触帯電には、放電現象による帯電が支配的である系と、被帯電体面に対する電荷の直接注入（充電）による帯電が支配的である系がある。
【００１０】
電荷注入帯電方式については例えば特開平６−３９２１号公報に開示されている。この電荷注入帯電方式は上記のような接触帯電部材に電圧を印加し、表面に電荷注入層を設けた、被帯電体としての感光体上のフロート電極に該感光体面に接触させた接触帯電部材から電荷を注入して帯電を行なう方法である。具体的には、特開平６−３９２１号公報では、電荷注入層として、感光体表面にアクリル樹脂に導電フィラー（導電性粒子）であるアンチモンドープで導電化したＳｎＯ２ を分散したものを塗工して用いることが可能であるとの記述がある。
【００１１】
このような電荷注入・接触帯電方式は、放電現象を用いないため、所望する感光体表面電位に等しい直流電圧を接触帯電部材に印加することで感光体を該所望の表面電位に帯電可能であり、またオゾンの発生もない。この場合における接触帯電部材は被帯電体面との接触性（実質的に隙間無く接触）等の点から磁気ブラシ帯電器やファーブラシ帯電器が好ましく用いられる。
【００１２】
接触帯電において接触帯電部材に印加する電圧に関して、直流電圧のみを印加するＤＣ印加方式と、直流電圧成分と交番電圧（交流電圧）成分を有する振動電圧（時間とともに電圧値が周期的に変化する電圧）を印加するＡＣ印加方式がある。ＤＣ印加方式の場合は、接触帯電部材の汚染や変性、環境変動等に起因する抵抗上昇の影響が帯電不良となって現れやすい。これに比べて、ＡＣ印加方式の場合は、ＡＣバイアスを印加し高電位差を生むことで、高抵抗化した接触帯電部材であっても帯電均一性・帯電安定性がある。特には、本出願人の先の提案に係る特公平３−５２０５８号公報に開示のように、帯電部材に所定の直流電圧成分と所定の交番電圧成分（接触帯電部材に直流電圧を印加したときの被帯電体の帯電開始電圧値の２倍以上のピーク間電圧を有する交番電圧）を有する振動電圧を印加する方式は均一帯電性に優れる。
【００１３】
図７に、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の接触帯電装置の一例の概略構成を示した。１は被帯電体であり、例えば、矢示の時計方向ａ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ドラム型電子写真感光体である。２０はこの感光体１面に接触させて配設した磁気ブラシ帯電器である。本例の磁気ブラシ帯電器はスリーブ回転タイプのものであり、磁気ブラシ部担持部材が回転可能なスリーブであり、該スリーブ内に配設した固定のマグネットロール（磁界発生手段）の磁気力で導電磁性粒子（キャリア）がスリーブ外面に拘束されて磁気ブラシ部として付着保持されている形態のものである。
【００１４】
即ち、２１は磁気ブラシ部担持部材としての、アルミニウム等の非磁性の導電性スリーブ（電極スリーブ、導電スリーブ、帯電スリーブなどと称される）である。
【００１５】
２２はこのスリーブ２１内に挿入配設した磁界発生手段としてのマグネットロールである。Ｎ・Ｓは該ロールの着磁部である。このマグネットロール２２は非回転の固定部材であり、このマグネットロール２２の外周りをスリーブ２１が同心に矢示の時計方向ｂに不図示の駆動機構にて所定の周速度にて回転駆動される。
【００１６】
２３は導電性の磁性粒子であり、スリーブ２１の外周面にスリーブ内部のマグネットロール２２の磁気力で拘束されて磁気ブラシ部２４として付着保持されている。導電磁性粒子２３はマグネットロール２２の磁気拘束力によりスリーブ２１の外面上で磁気的な穂立ちを形成し、これが集まってブラシ形状となっている。
【００１７】
Ｓ１はスリーブ２１に対する帯電バイアス印加電源である。
【００１８】
磁気ブラシ帯電器２Ａは磁気ブラシ部２４を被帯電体としての感光体１の面に接触させて接触ニップ部（帯電ニップ部）ｎを形成させてある。
【００１９】
磁気ブラシ部２４は、スリーブ２１の回転に伴って同じ方向に回転搬送され、帯電ニップ部ｎにおいて回転感光体１面を摺擦し、電源Ｓ１からスリーブ２１を介して磁気ブラシ部２４に印加された所定の帯電バイアス（振動電圧）により回転感光体１面が接触方式で帯電処理される。接触ニップ部ｎにおいて、スリーブ２１の回転方向、それに伴う磁気ブラシ部２４の回転搬送方向は被帯電体としての回転感光体１の回転方向に対してカウンター方向としてある。
【００２０】
スリーブ２１は、磁気ブラシ部２４の担持機能、搬送機能、帯電バイアス印加電極機能を担っている。
【００２１】
帯電バイアス印加電源Ｓ１は、例えば、−７００Ｖの直流電圧に、ピーク間電圧１０００Ｖｐｐ、周波数１０００Ｈｚの矩形電圧（交番電圧）を重畳した振動電圧を発生して磁気ブラシ帯電器２０のスリーブ２１に該電圧を給電する。回転感光体１面はほぼ−７００Ｖに均一帯電される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の接触帯電装置では、帯電性を向上するために磁気ブラシ帯電器に帯電バイアスとして印加する振動電圧の交番電圧成分のピーク間電圧Ｖｐｐを高くした高電圧を印加すると磁気ブラシ部から該磁気ブラシ部を構成している導電磁性粒子の被帯電体側への付着が顕著になるという問題が発生していた。
【００２３】
磁気ブラシ部２４からの導電磁性粒子２３の離脱は帯電性の劣化を生じさせる。画像記録装置にあっては磁気ブラシ帯電器２０の磁気ブラシ部２４がやせていくことで帯電性能や出力画像品質の劣化を招くし、像担持体面に付着した導電磁性粒子は画像露光障害物となったり、現像手段やクリーニング手段に持ち運ばれて混入して、出力画像品質を低下させる原因となる。
【００２４】
そこで本発明は、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の接触帯電に関して、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持しながら、磁気ブラシ部から被帯電体への導電磁性粒子の付着を防止し帯電性の劣化を防止すること、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の帯電装置や磁気ブラシ帯電器を用いた画像記録装置やプロセスカートリッジについて、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持しながら、磁気ブラシ部から像担持体への導電磁性粒子の付着を防止し高品位な画像記録を長期に渡り維持させることを目的とする。
【００２５】
【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、画像記録装置及びプロセスカートリッジである。
【００２６】
（１）被帯電体に接触する導電磁性粒子の磁気ブラシと、この磁気ブラシを担持する磁気ブラシ担持部材と、を備える磁気ブラシ帯電器であって、被帯電体を帯電する磁気ブラシ帯電器と、
磁気ブラシ担持部材に直流電圧成分と交流電圧成分を備える振動電圧を印加する電圧印加手段と、
磁気ブラシ帯電器、電圧印加手段、被帯電体を備える帯電回路中に接続された抵抗体と、
を有する帯電装置において、
前記磁気ブラシ帯電器単体の抵抗は１０ ５ 〜１０ ７ Ω（１００Ｖ印加時）であるとともに、前記導電磁性粒子の抵抗は１０ ６ 〜１０ ９ Ωｃｍであり、
前記抵抗体は、磁気ブラシ帯電器単体の抵抗の０．５倍以上であって、かつ帯電回路の抵抗が１０７Ω以下となるような抵抗を備え、印加電圧の変化に対して、抵抗体の抵抗変動は磁気ブラシ帯電器単体の抵抗変動よりも小さいことを特徴とする帯電装置。
【００２７】
（２）前記抵抗体が前記電圧印加手段に直列して接続されている抵抗器であることを特徴とする（１）に記載の帯電装置。
【００２８】
（３）前記抵抗体がヒューズ抵抗器であることを特徴とする（１）または（２）に記載の帯電装置。
【００２９】
（４）前記抵抗器が可変抵抗器であることを特徴とする（２）または（３）に記載の帯電装置。
【００３２】
（５）被帯電体は、その表面に１０９〜１０１４Ω・ｃｍの電荷注入層を備えることを特徴とする（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の帯電装置。
【００３４】
（６）像担持体に該像担持体を帯電する工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像記録装置において、像担持体の帯電工程手段が、（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の帯電装置であることを特徴とする画像記録装置。
【００３５】
（７）像担持体が光導電性であり、この像担持体に、該像担持体を帯電する工程、その帯電面に露光により静電潜像を形成する工程、該静電潜像を帯電したトナーにより可視化する工程を有する作像プロセスで画像形成が実行されることを特徴とする（６）に記載の画像記録装置。
【００３６】
（８）像担持体は、その表面に１０９〜１０１４Ω・ｃｍの電荷注入層を備えることを特徴とする（６）または（７）に記載の画像記録装置。
【００３７】
（９）少なくとも、像担持体と、像担持体を帯電する工程手段を包含して画像記録装置本体に対して着脱されるプロセスカートリッジにおいて、
像担持体の帯電工程手段が、（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の帯電装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【００３８】
（１０）像担持体が光導電性であることを特徴とする（９）に記載のプロセスカートリッジ。
【００３９】
（１１）像像担持体は、その表面に１０９〜１０１４Ω・ｃｍの電荷注入層を備えることを特徴とする（９）または（１０）に記載のプロセスカートリッジ。
【００４０】
〈作 用〉
１）磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の接触帯電装置について、磁気ブラシ部と、磁気ブラシ部担持部材と、該担持部材に対する電圧印加手段と、被帯電体から構成される帯電回路中に磁気ブラシ帯電器単体の０．５倍以上の抵抗を有する抵抗体を挿入し、かつ該抵抗体挿入後の帯電回路の抵抗を１０７Ω以下とした構成（帯電回路抵抗の測定時には被帯電体は該被帯電体と同形状の導電性部材とする）とし、磁気ブラシ帯電器単体の抵抗は１０ ５ 〜１０ ７ Ω（１００Ｖ印加時）であるとともに、導電磁性粒子の抵抗は１０ ６ 〜１０ ９ Ωｃｍでることで、帯電回路の抵抗の電圧依存性を抑え、帯電性能の維持と磁気ブラシ部から被帯電体への導電磁性粒子の付着の低減化がなされる。即ち磁気ブラシ帯電器と電圧印加手段の間に抵抗電圧依存のない抵抗器を挿入することにより、帯電系全体の抵抗を高電圧印加時にも安定して使用することができる。
【００４１】
また、装置の使用環境が変化したときも磁気ブラシ部の抵抗が変動することがあるが、これも抵抗器を挿入することで安定して使用することができる。
【００４２】
加えて、導電磁性粒子に要求される抵抗特性を広げられるため、材料や粒径などの特性についても、その選択の巾を広げられる。
【００４３】
これにより、高電圧を印加し帯電性を向上させると同時に、電圧印加時に発生していた磁気ブラシ部の導電磁性粒子の被帯電体への付着、これによる帯電性の劣化を防止し、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持させることができる。
【００４４】
磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の帯電装置や磁気ブラシ帯電器を用いた画像記録装置やプロセスカートリッジにあっては、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持しながら、磁気ブラシ部から像担持体への導電磁性粒子の付着を防止し高品位な画像記録を長期に渡り維持させることができる。
【００４５】
上記の抵抗体は、磁気ブラシ帯電器単体の抵抗の０．５倍以上で、帯電回路系全体としては１０７ Ω以下にする抵抗体であれば、帯電の環境安定性の効果、磁気ブラシ帯電器にあっては磁気ブラシ部からの導電性磁性粒子の離脱防止に効果が認められた。
【００４６】
抵抗体の抵抗が磁気ブラシ帯電器単体の抵抗の０．５倍より低い場合は磁気ブラシ帯電器の抵抗が主になるために環境依存を抑えることができず、帯電回路系全体として１０７Ωを越える場合は帯電回路系の抵抗が高すぎるため十分な帯電性能を得ることができなかった。
抵抗体の抵抗は、上記で規定した通りであり、さらに印加電圧の変化に対して、抵抗体の抵抗変動は磁気ブラシ帯電器単体の抵抗変動よりも小さいことを規定したことにより、交流電圧の印加により印加電圧が変化した場合であっても、帯電性能をほぼ一定に保つことができ、磁気ブラシからの磁性粒子の離脱を防止できる。
【００４７】
２）抵抗体を電圧印加手段に直結して挿入した抵抗器とすることで、容易に帯電系全体の抵抗を調整可能である。
【００４８】
３）抵抗体にヒューズ抵抗器を使用することで、過電流が流れたときに電圧を遮断し、被帯電体（像担持体）や磁気ブラシ帯電器あるいは電圧印加手段の損傷を防ぐことが可能である。
【００４９】
４）抵抗体を可変抵抗器にすることで、磁気ブラシ部の導電磁性粒子の組成を操作することなく帯電系の抵抗の微調整を行うことができ、画像記録装置やプロセスカートリッジにあっては、それらの種々の仕様に合わせて容易に帯電系の抵抗の微調整を行うことができる。
【００５０】
５）抵抗体を磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ部担持部材表面を一様に被った抵抗層の形態で形成具備させることで、被帯電体（像担持体）上に存在する欠陥部位（ピンホール等の低耐圧欠陥部位）に対しても極めて強い耐圧性能を示した。
【００５１】
即ち、このような構成においても、上記１）の場合と同様の作用効果すなわち高電圧を印加し帯電性を向上させると同時に、電圧印加時に発生していた磁気ブラシ部の導電磁性粒子の被帯電体への付着、これによる帯電性の劣化を防止し、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持させることができるとともに、被帯電体上の欠陥部位にも電流集中が極めて起きにくいものにすることが可能となる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
〈実施形態例１〉（図１〜図４）
（１）画像記録装置例の概略
図１は本発明に従う画像記録装置例の概略構成図である。本例の画像記録装置は、転写式電子写真方式、プロセスカートリッジ着脱方式、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式のレーザービームプリンタである。
【００５３】
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であり、矢示の時計方向ａに所定の周速度（プロセススピード）、本例では１００ｍｍ／ｓｅｃをもって回転駆動される。本例の感光体は表面に電荷注入層を設けたＯＰＣ感光体（有機感光体）である。これについては（３）項で詳述する。
【００５４】
２は該感光体（ドラム）１に対する接触帯電部材であり、本例は矢示の時計方向ｂに回転駆動されるスリーブ回転タイプの磁気ブラシ帯電器である。これについては（４）項で詳述する。
【００５５】
この磁気ブラシ帯電器２に帯電バイアス印加電源Ｓ１から所定の帯電バイアス、本例では
−７００Ｖの直流電圧Ｖｄｃ、
ピーク間電圧Ｖｐｐ１０００Ｖ、周波数１ｋＨｚの矩形波の交流電圧Ｖａｃ
を重畳した振動電圧が抵抗器（抵抗体）２５を介して印加され、回転感光体表面が上記印加帯電直流電圧Ｖｄｃとほぼ同じ−７００Ｖに電荷注入方式で接触帯電処理される。
【００５６】
その回転感光体１の帯電処理面に対して露光器としてのレーザースキャナ７によりレーザービーム走査露光Ｌがなされて目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。レーザースキャナ７は目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光Ｌを出力する。７ａはレーザースキャナ７からの出力レーザー光Ｌを回転感光体１の画像露光部に偏向するミラーである。
【００５７】
その回転感光体面の静電潜像が現像器３によりトナー画像として現像される。本例の場合は反転現像器であり、静電潜像の露光明部にトナーが付着して潜像の現像がなされる。３ａは回転現像スリーブ、３ｂは該現像スリーブ内に挿入配設したマグネットロール、Ｓ２は現像スリーブ３ａに対する現像バイアス印加電源である。現像スリーブ３ａは感光体１の表面と０．３ｍｍ隔てて対向しており、矢示の反時計方向に回転駆動されてその周面に負に摩擦帯電されたトナーが薄層として塗布されて感光体との対向部（現像部）へ搬送される。現像スリーブ３ａには現像バイアス印加電源Ｓ２により、本例の場合は、−５００Ｖの直流電圧と、周波数２．０ｋＨｚ、ピーク間電圧１．６ｋＶの交流電圧を重畳した現像バイアスを印加することで、感光体１の静電潜像の露光明部に現像スリーブ３ａ側のトナーが電界により選択的に付着して静電潜像のトナー現像がなされる。
【００５８】
回転感光体１面のトナー画像は感光体１と転写器４との対向部である転写部Ｔにおいて、該転写部Ｔに不図示の給紙機構部から所定のタイミングで給紙された記録材Ｐに対して転写される。転写器４は本例の場合は感光体に当接させた転写ローラであり、この転写ローラ４に転写バイアス印加電源Ｓ３からトナーの帯電極性とは逆極性の所定電圧の転写バイアスが印加されて、転写部Ｔに導入された記録材Ｐの表面側に感光体１面側のトナー画像が静電的に転写される。
【００５９】
転写部Ｔを通ってトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは回転感光体面から分離されて定着器５に導入され、トナー画像の定着処理を受けてプリントとして出力される。
【００６０】
また記録材分離後の回転感光体の面はクリーニング器６により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。
【００６１】
（２）プロセスカートリッジ１０
１０はプリンタ本体内の所定の部位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る。本例のものは、像担持体としての感光体１と、接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電器２と、現像器３と、クリーニング器６の４つのプロセス機器を所定の相互配置関係をもって一体的にカートリッジ筐体９内に組み付けてプロセスカートリッジ１０としてある。
【００６２】
このプロセスカートリッジ１０をプリンタ本体内の所定の部位に対して装着することで、該プロセスカートリッジ１０とプリンタ本体側とが機械的・電気的に所定に結合状態になり、プリンタが画像形成動作可能状態になる。８・８はプロセスカートリッジ１０の着脱ガイド部材兼保持部材である。
【００６３】
（３）感光体１（図２）
本例で使用の感光体１は前述したように、表面に電荷注入層を設けたＯＰＣ感光体（有機感光体）である。
【００６４】
図２は該感光体１の層構成模型図である。１１はアルミニウム製のドラム基体（Ａｌドラム基体）であり、その上に、下引き層１２、正電荷注入防止層１３、電荷発生層１４、電荷輸送層１５を順次に重ねて塗工することで一般的なＯＰＣ感光体層を形成し、更にその上に電荷注入層１６を塗布して形成具備させたものである。
【００６５】
本例における電荷注入層１６は、光硬化型のアクリル樹脂に、導電性粒子としてのＳｎＯ２ 超微粒子１６ａ（径が約０．０３μｍ）、４フッ化エチレン樹脂（商品名テフロン）などの滑剤、重合開始剤等を混合分散し、塗工後、光硬化法により膜形成したものである。電荷注入層１６の抵抗値としては１×１０９ 〜１×１０１４（Ω・ｃｍ）の範囲が適当である。
【００６６】
感光体層はＣｄＳや、Ｓｉ，Ｓｅなど無機物半導体を用いることもできる。
【００６７】
（４）磁気ブラシ帯電器２（図３）
図３の（ａ）は帯電回路系の構成模型図、（ｂ）はその等価回路図である。
【００６８】
本例の接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電器２はスリーブ回転タイプのものである。この磁気ブラシ帯電器２は、固定支持させたマグネットロール２２と、このマグネットロール２２の外回りに同心に回転自由に外嵌させた、表面の平均粗さＲａ１．２μｍ、外径１６ｍｍ、長さほぼ３０ｃｍの非磁性の導電性帯電スリーブ２１と、この帯電スリーブ２１の外周面に帯電スリーブ内部のマグネットロール２２の磁力により吸着保持させて形成させた導電磁性粒子２３の磁気ブラシ層（磁気ブラシ部）２４からなる。
【００６９】
マグネットロール２２は帯電スリーブ表面上で半径方向の磁束密度のピークが８００Ｇを発生する磁極を４極有するものを使用し、感光体１側に一つの磁極が向くようにマグネットロール２２を固定支持させた。
【００７０】
磁気ブラシ層２４を構成させる導電磁性粒子２３は、平均粒径が３０μｍ、体積抵抗のオーダが１×１０７ （Ωｃｍ）のフェライト粒子であり、飽和磁化が６０（Ａ・ｍ２ ／ｋｇ）のものを使用した。
【００７１】
導電磁性粒子の抵抗測定は、底面積２２８ｍｍ２ の筒状の容器に導電磁性粒子を２ｇ充填して加圧し、上下から１００Ｖの電圧を印加してこの系に流れる電流から算出し正規化したもので定義した。
【００７２】
導電磁性粒子としては、フェライト、マグネタイトなど磁性金属粒子や、またこれらの磁性粒子を樹脂で結着したものも使用可能である。抵抗値は１×１０６ 〜１０９ Ωｃｍのものが適当である。粒径については１０〜５０μｍが適性であった。更に、好ましくは１５〜３０μｍの導電磁性粒子が感光体１への付着抑制の点で望ましい。また、複数の磁性粒子を混合し用いることで帯電性の向上も図ることが可能である。
【００７３】
導電磁性粒子の平均粒径は、水平方向最大弦長で示し、測定法は顕微鏡法により、粒子３００個以上をランダムに選び、その径を実測して算術平均をとることによって算出した。
【００７４】
導電磁性粒子の磁気特性測定には理研電子株式会社の直流磁化Ｂ−Ｈ特性自動記録装置ＢＨＨ−５０を用いることができる。この際、直径（内径）６．５ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状の容器に導電磁性粒子を荷重約２ｇ重程度で充填し、容器内で粒子が動かないようにしてそのＢ−Ｈカーブから飽和磁化を測定する。
【００７５】
而して、上記の磁気ブラシ帯電器２を、感光体１と略並行にして、帯電スリーブ２１の表面と感光体１の表面との離間距離が０．５ｍｍになるように長手方向の端部をスペーサ部材（不図示）を介して感光体の端部表面に当接して配設することで、磁気ブラシ層２４を感光体１面に所定幅の帯電部ｎを形成させて接触させてある。
【００７６】
帯電スリーブ２１は帯電部ｎにおいて感光体１の回転方向ａとは逆方向である矢示の時計方向ｂに感光体１の回転周速度１００ｍｍ／ｓｅｃと同じ周速度で回転駆動され、これに伴い磁気ブラシ層２４も同方向に回転して感光体１面を摺擦する。
【００７７】
そして帯電時に該磁気ブラシ帯電器２の帯電スリーブ２１に対して帯電バイアス印加電源Ｓ１から抵抗器２５を介して前記の所定の帯電バイアスＶｄｃ＋Ｖａｃ（振動電圧）が印加されることにより、磁気ブラシ層２４の導電磁性粒子を通して帯電部ｎにおいて感光体１の電荷注入層１６に電荷が注入（充電）され、感光体表面は磁気ブラシ帯電器２に対する上記印加帯電バイアスとほぼ同電位に帯電される。
【００７８】
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（感光体）表面に電荷注入を行なうものであり、本例においては感光体表面材質の持つトラップ電位に電荷を注入するものではなく、電荷注入層１６の導電性粒子（ＳｎＯ２ ）１６ａに電荷を充電して帯電を行なう方式であり、図３の（ｂ）の等価回路のように、電荷輸送層１５を誘電体とし、アルミニウムドラム基体１１と、電荷注入層１６内の導電性粒子１６ａを両電極板とする微小なコンデンサーに対して、接触帯電部材２で電荷を充電する理論に基づくものと考えられる。この際、導電性粒子１６ａ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、マクロ的には感光体表面は均一電位に充電、帯電されているように見えるが、実際には微小な無数の充電された導電性粒子であるＳｎＯ２ が感光体表面を覆っているような状況となっている。このため、レーザー光によって画像露光Ｌを行なっても、それぞれのＳｎＯ２ 粒子１６ａ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ものと予想する。
【００７９】
（５）抵抗体（抵抗器）２５と、磁気ブラシ帯電器２の抵抗特性
次に、本発明のポイントである抵抗器２５を含めた磁気ブラシ帯電器２の抵抗特性について説明する。
【００８０】
本発明では、磁気ブラシ帯電器２（帯電磁気ブラシ）の抵抗に近いあるいはそれより大きな抵抗をもつ抵抗器２５を磁気ブラシ帯電器２に直列に配置し、磁気ブラシ帯電器２に対する帯電バイアスとしての振動電圧（交流電圧）印加時により発生する磁気ブラシ層２４の導電磁性粒子２３の感光体１への付着を防止することができた。その詳細について説明する。図４は、
Ａ；磁気ブラシ帯電器２自体
Ｂ；抵抗器２５自体
Ｃ；磁気ブラシ帯電器２と抵抗器２５を直列に配置したもの
の上記Ａ〜Ｃの各場合の抵抗特性を印加電圧（直流）を変えて測定した結果である。
【００８１】
抵抗器２５としては、プレート抵抗器（ＦＰ−１［５００ｋΩ］：日本ヒドラジン工業製）を使用したが、その他にも一般の高耐圧、低温度係数の抵抗器が使用可能である。
【００８２】
図４から、Ａの磁気ブラシ帯電器２自体の抵抗は印加電圧に対し大きく変化するが、Ｂの抵抗器２５自体の抵抗は印加電圧に対しほとんど変化がない。従って、磁気ブラシ帯電器２と同程度の抵抗をもつ抵抗器２５を磁気ブラシ帯電器２に直列に配置したＣの磁気ブラシ帯電器２＋抵抗器２５の抵抗変動は小さくすることができる。
【００８３】
よって、磁気ブラシ帯電器２に帯電バイアスとして、ピーク間電圧の大きい振動電圧（Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）を印加した場合であっても帯電系全体の抵抗はほぼ一定に保つことが可能である。
【００８４】
帯電安定性を確保するためには帯電バイアスとしてピーク間電圧のより高い振動電圧を印加することが望ましい。印字を繰り返した場合、転写残トナーがクリーニング器６をすり抜けて磁気ブラシ帯電器２の磁気ブラシ層２４に混入するため、その混入トナーが磁気ブラシ層２４と感光体１との接触を阻害し帯電性が劣化する。従って高い振動電圧を印加することでトナーを拡散し感光体を効率良く帯電することが望ましいのである。前述したように、従来、磁気ブラシ帯電器２に振動電圧を印加した場合、磁気ブラシ部から感光体への導電磁性粒子の付着が問題であったが、本実施例の構成をとることで、帯電特性及び導電磁性粒子の感光体への付着に対し安定した帯電装置を構成できる。
【００８５】
磁気ブラシ帯電器の抵抗の測定は、画像記録装置の被帯電体としての感光体１のかわりに同形状のアルミ製シリンダー（導電性部材）を挿入し磁気ブラシ帯電器２と該シリンダー間に帯電時と等しい直流電圧を印加し、流れる直流電流から抵抗値を換算した。また、抵抗器２５の抵抗特性は抵抗器２５の両端に同等の電圧を印加し測定した。
【００８６】
（６）本実施形態例の効果と、比較例
比較例として、帯電バイアス印加電源Ｓ１から磁気ブラシ帯電器２に対して抵抗器２５を介さずに直接に帯電バイアスとしての振動電圧を印加して感光体１の帯電を行った場合を示した。
【００８７】
比較例の構成では帯電性を満足させるために高いピーク間電圧Ｖｐｐを持った振動電圧を印加すると、磁気ブラシ帯電器２の磁気ブラシ層２４から感光体１への導電磁性粒子の付着が増加した。
【００８８】
しかし、本実施形態例（実施例１）では抵抗器２５により電圧依存度を少なくすることで、高いピーク間電圧Ｖｐｐを持った振動電圧印加時においても磁気ブラシ帯電器２の磁気ブラシ層２４から感光体１への導電磁性粒子の付着を生じることなく安定した帯電性を維持することができた。
【００８９】
磁気ブラシ層２４から感光体１への導電磁性粒子の付着は、磁気ブラシ帯電器２に印加したバイアスと、感光体１の電位の差をうめるように導電磁性粒子に電荷が誘起され生じていると考えられる。従って、帯電回路系の抵抗が低い場合には、電荷が誘起されやすく導電磁性粒子付着しやすくなる。本発明は、高圧側で抵抗が下がるのを防止し、導電磁性粒子付着を抑制するものである。
【００９０】
【表１】
【００９１】
付着評価については、初期に帯電スリーブ２１に満遍なく担持させた導電磁性粒子の磁気ブラシ層２４により１００００枚の印字が可能であったか否かを評価した。
【００９２】
本構成において、抵抗器２５は抵抗５００ｋΩのものを用いたが、およそ磁気ブラシ帯電器２の抵抗の０．５倍以上で、帯電系全体としては１０７ Ω以下にする抵抗器であれば、帯電性、及び導電磁性粒子付着防止の両立に効果が認められた。
【００９３】
磁気ブラシ帯電器２の抵抗の０．５倍より低い抵抗の抵抗器２５の場合は、磁気ブラシ帯電器２の抵抗が主になるため電圧依存性を抑えることができず、帯電性と導電磁性粒子付着防止特性を両立することができなかった。
【００９４】
また抵抗器２５を含む帯電回路全体の抵抗（導電磁性粒子の磁気ブラシ部２４、磁気ブラシ部２４の担持部材としての帯電スリーブ２１、電圧印加手段Ｓ１、抵抗体としての抵抗器２５、被帯電体としての像担持体１に同形状の導電性部材から構成した帯電回路の抵抗）が１０７ Ωを越える場合は帯電系の抵抗が高すぎるため十分な帯電性を得ることができなかった。
【００９５】
表２に、抵抗器２５の抵抗を変えて評価した結果を示す。
【００９６】
【表２】
【００９７】
抵抗器２５の抵抗１０ｋΩでは、磁気ブラシ帯電器２単体の抵抗に対し一桁低い抵抗であるため、抵抗の電圧依存を防止する効果はほとんどなく磁気ブラシ帯電器２のみの比較例１と同等の結果になった。従って、抵抗器２５の抵抗としては、抵抗値の電圧依存を抑えるべく磁気ブラシ帯電器２の０．５倍以上である必要がある。
【００９８】
更に、抵抗器２５として抵抗値の高い１００ＭΩを挿入したときは、抵抗の電圧依存は完全になくすことができるが、帯電系の抵抗が高すぎるため、感光体１を充電するに十分な電流を流すことができず、標準状態においても帯電性を満足することができなかった。
【００９９】
帯電系全体としては１０７ Ω以下の抵抗になるような抵抗器２５を挿入することで、安定した帯電性と導電磁性粒子の付着防止に効果がある。
【０１００】
ここで、磁気ブラシ帯電器２のみの抵抗としては１０５ 〜１０７ Ω（１００Ｖ印加時）が適当であり、従って帯電系全体としても１０５ 〜１０７ Ωであることが望ましい。
【０１０１】
本構成では、磁気ブラシ帯電器２の磁気ブラシ層２４もしくは導電磁性粒子の組成を変更することなく抵抗器２５の抵抗調整のみで帯電装置もしくは帯電回路系の抵抗調整を容易にできるため様々な仕様の画像記録装置にも容易に応用可能である。
【０１０２】
また、抵抗体２５自体を可変抵抗器にすることでさらにその調整を容易にする。
【０１０３】
また、抵抗体２５としてヒューズ抵抗器を使用することで、事故による渦電流から、磁気ブラシ帯電器２や感光体１あるいは電圧印加手段Ｓ１を保護することも可能である。また、導電磁性粒子は使用環境によって抵抗の変動があるが抵抗器２５を挿入することにより環境変動に対し安定したシステムを提供する。
【０１０４】
以上、本実施形態例において、電圧依存性の大きな磁気ブラシ帯電器２に電圧特性に優れた抵抗器２５を直列に配置することで、高電圧印加時の帯電系の抵抗を一定に維持することで、安定した帯電性を維持し、導電磁性粒子の付着も防ぐことが可能になった。
【０１０５】
〈参考例１〉（図５・図６）
本参考例は、帯電回路系に介入させる抵抗体を、図５のように磁気ブラシ帯電器２Ａの帯電スリーブ２１の外周面、即ち帯電スリーブ２１の磁気ブラシ層担持面を一様に被わせた抵抗層２６として具備させたものである。導電磁性粒子２３の磁気ブラシ層２４はこの抵抗層２６を介して給電用電極部材としての帯電スリーブ２１に担持され、帯電スリーブ２１から該抵抗層２６を介して給電される。
【０１０６】
他の帯電装置構成、プリンタ構成は実施形態例１のものと同様であるので再度の説明は省略する。
【０１０７】
抵抗層２６は、凡そ１０７〜１０９ Ω・ｃｍの比抵抗をもつ抵抗材料を帯電スリーブ２１の外周面に層として形成して具備させた。
【０１０８】
該抵抗層２６の材質としては金属酸化物や樹脂層が使用可能である。例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂など硬質なバインダーに導電性粒子を分散し抵抗調整し、塗布、乾燥し使用することが可能である。また、光硬化法や熱硬化法により作成することも可能である。
【０１０９】
本参考例では抵抗層２６の耐久性と電圧依存性のないセラミックコート法による、金属酸化物の抵抗層２６を形成し使用した。例えばアルミナなどの酸化物を抵抗調整したものを高温で溶融状態にして塗布することにより、帯電スリーブ２１表面に所望の特性を有する抵抗層２６を形成した。形成された抵抗層２６の比抵抗は凡そ２×１０８Ω・ｃｍであり、直径１．６ｃｍの帯電スリーブ２１に厚さ０．２ｍｍにコートした。
【０１１０】
得られた帯電スリーブ２１に導電磁性粒子２３を磁気付着させて磁気ブラシ層２４として担持させて、抵抗層２６を有する磁気ブラシ帯電器２Ａを構成し、被帯電体としての感光体１と同形状の導電性シリンダーとの間に電圧を印加して該磁気ブラシ帯電器２Ａの抵抗を測定したところ、電圧特性に優れた抵抗層２６を有するため抵抗の電圧依存を抑えることが可能になった。
【０１１１】
図６は抵抗特性の結果を表わしている。Ａ（比較例）のように、抵抗層２６を有していない磁気ブラシ帯電器のみの場合の特性に比べ、Ｄ（実施例２）のように、抵抗層２６を施した磁気ブラシ帯電器２Ａの場合は電圧特性に優れていることを確認した。
【０１１２】
表３に上記両者の帯電性評価（印字後帯電性）と導電磁性粒子付着評価についての結果を示した。この評価要領は前述表１の場合と同様である。
【０１１３】
【表３】
【０１１４】
さらに、帯電スリーブ２１上に一様に抵抗層２６を形成することで、被帯電体としての感光体１に欠陥（ピンホール等の低耐圧欠陥部）があった場合にも極めて強い耐リーク特性を示し電圧降下が発生することはなかった。
【０１１５】
本構成における抵抗層２６としては、比抵抗２×１０８ （Ω・ｃｍ）の抵抗層を形成したが、抵抗層２６の抵抗は適当な範囲をもつ。磁気ブラシ帯電器単体の０．５倍以上の抵抗を抵抗層２６にもたせるような比抵抗や形状を選ぶことが必要である。つまり、磁気ブラシ層２４＋抵抗層２６の系の抵抗から磁気ブラシ帯電器単体の抵抗を差し引いた抵抗が、磁気ブラシ帯電器単体の０．５倍以上であることが必要である。０．５倍より低い場合は帯電系全体の抵抗を主に磁気ブラシが負担することになるため帯電系の抵抗変化を抑えることができなくなる。また、抵抗層２６は帯電系全体としては１０７ Ω以下になるよう調整する必要がある。全体として１０７ Ωを越える場合は帯電系の抵抗が高すぎるため十分な帯電性を得ることができなかった。
【０１１６】
表４に抵抗層２６の比抵抗を変えて該抵抗層の抵抗を調整して評価した結果を示す。
【０１１７】
【表４】
１）本発明の磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の接触帯電装置ないし帯電部材は、実施形態例の画像記録装置における像担持体の帯電処理に限らず、広く被帯電体の接触帯電処理手段として有効であることはもちろんである。
【０１１８】
２）磁気ブラシ帯電器は実施形態例のスリーブ回転タイプに限らず、マグネットロール２２が回転するものや、マグネットロール２２の表面を必要に応じて給電用電極として導電性処理して、更には抵抗層２６を施して、該マグネットロール２２の面に直接に導電磁性粒子を磁気拘束させて磁気ブラシ層２４を形成保持させ、マグネットロール２２を回転させる構成のもの等にすることもできる。回転しないタイプの磁気ブラシ帯電器とすることもできる。
【０１１９】
３）被帯電体は注入帯電方式の場合には表面抵抗が１０９ 〜１０１４Ω・ｃｍの層を持つことが望ましいが、放電による帯電が支配的なものであってもよい。
【０１２０】
４）画像記録装置における像坦持体の帯電面に対する情報書き込み手段としての画像露光手段は、実施形態例で示した様なデジタル的な潜像を形成するレーザー走査露光手段に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッタ等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら構わない。
【０１２１】
また像担持体は静電記録誘電体などであってもよい。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【０１２２】
静電潜像の現像方式・手段は任意であり、実施形態例の反転現像でなく、正規現像方式であっても勿論よい。
【０１２３】
５）また、転写方法としては、実施形態例に示したローラ転写だけでなく、ブレード転写やその他の接触転写帯電方式、更に転写ドラムや転写ベルトや中間転写体などを用いて、単色画像形成ばかりでなく多重転写等により多色、フルカラー画像を形成する画像形成装置にも適応可能な事は言うまでもない。
【０１２４】
６）プロセスカートリッジ１０は実施形態例のものに限らず、任意の作像プロセス機器の組み合わせをもって構成することができる。たとえば、像担持体１と接触帯電部材２の組み合わせ、像担持体１と現像器３又は／及びクリーニング器６の組み合わせ、像担持体１と接触帯電器２と現像器３又は／及びクリーニング器６の組み合わせなどである。
【０１２５】
７）また、像担持体としての電子写真感光体や静電記録誘電体を回動ベルト型にし、これに帯電・潜像形成・現像の工程手段により所要の画像情報に対応したトナー像を形成させ、そのトナー像形成部を閲読表示部に位置させて画像表示させ、像担持体は繰り返して表示画像の形成に使用する画像表示装置もある。本発明の画像記録装置にはこのような画像表示装置も含む。
【０１２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の接触帯電に関して、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持しながら、磁気ブラシ部から被帯電体への導電磁性粒子の離脱付着を防止し帯電性の劣化を防止すること、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の帯電装置や磁気ブラシ帯電器を用いた画像記録装置やプロセスカートリッジについて、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持しながら、磁気ブラシ部から像担持体への導電磁性粒子の離脱付着を防止し高品位な画像記録を長期に渡り維持させることができる。
【０１２７】
即ち、帯電回路の抵抗の電圧依存性を抑え、帯電性能の維持と磁気ブラシ部から被帯電体への導電磁性粒子の離脱付着の低減化がなされる。つまり磁気ブラシ帯電器と電圧印加手段の間に抵抗電圧依存のない抵抗器を挿入することにより、帯電系全体の抵抗を高電圧印加時にも安定して使用することができる。
【０１２８】
また、装置の使用環境が変化したときも磁気ブラシ部の抵抗が変動することがあるが、これも抵抗器を挿入することで安定して使用することができる。
【０１２９】
加えて、導電磁性粒子に要求される抵抗特性を広げられるため、材料や粒径などの特性についても、その選択の巾を広げられる。
【０１３０】
従って、磁気ブラシ・ＡＣ印加方式の帯電装置や磁気ブラシ帯電器を用いた画像記録装置やプロセスカートリッジにあっては、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持しながら、磁気ブラシ部から像担持体への導電磁性粒子の離脱付着を防止し高品位な画像記録を長期に渡り維持させることができる。
【０１３１】
抵抗体を電圧印加手段に直結して挿入した抵抗器とすることで、容易に帯電径全体の抵抗を調整可能である。
【０１３２】
抵抗体にヒューズ抵抗器を使用することで、過電流が流れたときに電圧を遮断し、被帯電体（像担持体）や磁気ブラシ帯電器あるいは電圧印加手段の損傷を防ぐことが可能である。
【０１３３】
抵抗体を可変抵抗器にすることで、磁気ブラシ部の導電磁性粒子の組成を操作することなく帯電系の抵抗の微調整を行うことができ、画像記録装置やプロセスカートリッジにあっては、それらの種々の仕様に合わせて容易に帯電系の抵抗の微調整を行うことができる。
【０１３４】
抵抗体を磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ部担持体表面を一様に被った抵抗層の形態で形成具備させることで、被帯電体（像担持体）上に存在する欠陥部位（ピンホール等の低耐圧欠陥部位）に対しても極めて強い耐圧性能を示した。
【０１３５】
即ち、このような構成においても、高電圧を印加し帯電性を向上させると同時に、電圧印加時に発生していた磁気ブラシ部の導電磁性粒子の被帯電体への付着離脱、これによる帯電性の劣化を防止し、高電圧印加時でも一定の帯電性能を維持させることができるとともに、被帯電体上の欠陥部位にも電流集中が極めて起きにくいものにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における画像記録装置の構成略図
【図２】感光体の層構成模型図
【図３】（ａ）は帯電回路系の模型図、（ｂ）はその等価回路図
【図４】磁気ブラシ帯電器、抵抗器、磁気ブラシ帯電器＋直列接続抵抗器の各場合の抵抗特性グラフ
【図５】参考例１における帯電回路系の模型図
【図６】抵抗層を具備させた磁気ブラシ帯電器と、抵抗層を具備させていない磁気ブラシ帯電器の抵抗特性グラフ
【図７】磁気ブラシ帯電器の一例の模型図
【符号の説明】
１ 被帯電体としての像担持体（電子写真感光体）
２・２Ａ・２０ 接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電器
２１ 帯電スリーブ（磁気ブラシ部担持部材）
２２ マグネットローラ（磁界発生手段）
２３ 導電磁性粒子（キャリア）
２４ 磁気ブラシ層
２５ 抵抗器
２６ 抵抗層
３ 現像器
４ 転写器（転写ローラ）
５ 定着器
６ クリーニング器
７ 露光器（レーザービームスキャナ）
１０ プロセスカートリッジ
Ｓ１〜Ｓ３ バイアス印加電源
Claims (11)
- 被帯電体に接触する導電磁性粒子の磁気ブラシと、この磁気ブラシを担持する磁気ブラシ担持部材と、を備える磁気ブラシ帯電器であって、被帯電体を帯電する磁気ブラシ帯電器と、
磁気ブラシ担持部材に直流電圧成分と交流電圧成分を備える振動電圧を印加する電圧印加手段と、
磁気ブラシ帯電器、電圧印加手段、被帯電体を備える帯電回路中に接続された抵抗体と、
を有する帯電装置において、
前記磁気ブラシ帯電器単体の抵抗は１０ ５ 〜１０ ７ Ω（１００Ｖ印加時）であるとともに、前記導電磁性粒子の抵抗は１０ ６ 〜１０ ９ Ωｃｍであり、
前記抵抗体は、磁気ブラシ帯電器単体の抵抗の０．５倍以上であって、かつ帯電回路の抵抗が１０７Ω以下となるような抵抗を備え、印加電圧の変化に対して、抵抗体の抵抗変動は磁気ブラシ帯電器単体の抵抗変動よりも小さいことを特徴とする帯電装置。 - 前記抵抗体が前記電圧印加手段に直列して接続されている抵抗器であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
- 前記抵抗体がヒューズ抵抗器であることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電装置。
- 前記抵抗器が可変抵抗器であることを特徴とする請求項２または３に記載の帯電装置。
- 被帯電体は、その表面に１０９〜１０１４Ω・ｃｍの電荷注入層を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の帯電装置。
- 像担持体に該像担持体を帯電する工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像記録装置において、
像担持体の帯電工程手段が、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の帯電装置であることを特徴とする画像記録装置。 - 像担持体が光導電性であり、この像担持体に、該像担持体を帯電する工程、その帯電面に露光により静電潜像を形成する工程、該静電潜像を帯電したトナーにより可視化する工程を有する作像プロセスで画像形成が実行されることを特徴とする請求項６に記載の画像記録装置。
- 像担持体は、その表面に１０９〜１０１４Ω・ｃｍの電荷注入層を備えることを特徴とする請求項６または７に記載の画像記録装置。
- 少なくとも、像担持体と、像担持体を帯電する工程手段を包含して画像記録装置本体に対して着脱されるプロセスカートリッジにおいて、
像担持体の帯電工程手段が、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の帯電装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 像担持体が光導電性であることを特徴とする請求項９に記載のプロセスカートリッジ。
- 像像担持体は、その表面に１０９〜１０１４Ω・ｃｍの電荷注入層を備えることを特徴とする請求項９または１０に記載のプロセスカートリッジ。
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