JP4194390B2

JP4194390B2 - 帯電装置及び画像形成装置

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被帯電体に接触する磁気ブラシを備える帯電装置、及びこれを備えた画像形成装置に関し、特に、画像形成装置としては、感光体や誘電体のような像担持体に形成された静電潜像を現像剤により現像して現像剤像を用紙等に記録する画像形成装置に適用されるのが好ましいものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の画像形成装置の構成を示す正面図である。
【０００３】
図８に示す画像形成装置は、感光ドラム１、ＬＥＤ露光手段２、コロナ帯電器３、現像器４、クリーナー５、定着器６、転写装置７、前露光手段８、スキャナユニット９、原稿台１０、転写材供給機構１１、転写材カセット１２、本体１３、排出ローラ１４、及び用紙受け１５を備えて構成されている。転写装置７は、転写ベルト７１、駆動ローラ７２、従動ローラ７３、及び転写器７４を備えて構成されている。また、ユニット９は、原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、及びＣＣＤセンサを備えて構成されている。
【０００４】
コピー開始ボタンが押下され、制御部（図示せず）にコピー開始信号が入力されると、感光ドラム１は回転しながらコロナ帯電器３により所定の電位になるように表面が帯電される。一方、原稿台１０上に置かれた原稿Ｇに対して、スキャナユニット９が照明走査光を照射しながら移動する。その過程で、照明走査光の原稿面での反射光が、短焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサ（受光部、転送部、出力部を備える）に入射される。ＣＣＤセンサの受光部において、光信号が電荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送される。この出力部において電荷信号が電圧信号に変換され、増幅、低インピーダンス化が行われて出力される。得られたアナログ信号は、周知の画像処理が施されてデジタル信号に変換され、本体１３に内蔵された感光ドラム１〜前露光手段８を備えて構成されるプリンター部に送られる。
【０００５】
プリンター部では、原稿台１０側からの画像信号を受けてＯＮ／ＯＦＦ発光されるＬＥＤ露光手段２により、原稿画像に対応した静電潜像を感光ドラム１の表面に形成する。ついで、感光ドラム１上の静電潜像をトナー粒子を収容した現像器４を用いて現像し、感光ドラム１上にトナー像を形成する。
【０００６】
このようにして、感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１の回転に伴って転写装置７上へ移動し、転写器７４によって転写材上に静電転写される。その後、転写材（図示せず）は静電分離され、転写ベルト７１に搬送されて定着器６へ搬入される。定着器６では、搬入された転写材に熱定着を施し、熱定着されて画像が出力される。
【０００７】
一方、トナー像を転写済みの感光ドラム１の表面は、クリーナー５によって転写残りトナー等の付着汚染物の除去が行われ、更に、必要に応じて像露光の光メモリを除去する前露光手段８による露光が施された後、次の画像形成に使用される。
【０００８】
感光ドラム１の材料には、有機感光体やアモルファスシリコン系感光体（以下、ａ−Ｓｉ系感光体という）等がよく用いられている。ａ−Ｓｉ系感光体は表面硬度が高く、半導体レーザなどに高い感度を示し、しかも繰返し使用による劣化も殆ど認められないという特長を有している。このため、高速複写機やレーザービームプリンタなどの感光体として用いられている。
【０００９】
ａ−Ｓｉ系感光体を帯電する方法としては、コロナ放電を用いたコロナ帯電方式、導電性ローラを用い直接放電で帯電を行うローラ帯電方式、磁性粒子等により接触面積を充分に取り電荷を感光体表面に直接注入することにより帯電を行う注入帯電方式などがある。
【００１０】
この中で、コロナ帯電方式やローラ帯電方式は放電を用いるため、放電生成物が表面に付着しやすい。また、ａ−Ｓｉ系感光体は表面硬度が非常に高く磨耗しにくいため、放電生成物が表面に残存しやすく、高湿環境下等で水分の吸着等による静電潜像が形成された感光体表面上の電荷の面方向への移動に伴う画像流れ現象が発生しやすい。これに対して、前記注入帯電方式は放電を積極的に用いることはせず、感光体表面に接触した部分から直接電荷を注入する帯電方式であるため、画像流れ現象は生じにくい。
【００１１】
なお、従来技術としては、特許文献１，特許文献２，特許文献３に示すようなものがあげられる。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−１０９３４７号公報
【特許文献２】
特開平９−２２２７７３号公報
【特許文献３】
特開平８−５０３９６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像形成装置においては、ａ−Ｓｉ系感光体が、ガスを高周波やマイクロ波でプラズマ化して固体化し、アルミシリンダー上に堆積させて成膜する製造方法が用いられているため、プラズマが均一でない場合、周方向や長手方向に膜厚ムラや組成ムラが生じる。このため、従来から現像部において、数１０Ｖ程度の電位ムラが発生していた。これは、膜厚ムラにより静電容量の違いができ、帯電性能に差が生じる現象とともに、前周の光メモリーを消すために用いる前露光による帯電〜現像間での暗状態での電位減衰（以下、暗減衰という）が、膜厚や組成の違いによって差が生じ、現像部における電位ムラをより増大させることにより発生する。
【００１４】
前述の暗減衰は、ａ−Ｓｉ系感光体を用いた場合、有機感光体に比べて暗状態でも非常に大きく、更に、像露光の光メモリーによる電位減衰が増大するため、前周の光メモリーを消すための帯電前の前露光手段８が必要になる。このため、帯電−現像間での暗減衰は非常に大きくなり、１００〜２００Ｖ程度の電位減衰が生じる。このとき、前述の膜厚ムラや組成ムラにより、数１０Ｖの電位ムラが発生してしまっていた。
【００１５】
このような電位ムラが生じると、静電容量の大きなａ−Ｓｉ系感光体は有機感光体に比べてコントラストも小さいために影響を大きく受け、濃度ムラが顕著になる。
【００１６】
このような問題に対しては、例えば、複数回帯電を行うという方法が有効である。光メモリーによる暗減衰の増大は複数回帯電を行うことにより、第１の帯電で光メモリーを大幅に軽減できるため、第２の帯電を行った後には暗減衰を少なくすることが可能となる。これに伴い、電位ゴーストや電位ムラが大幅に改善される。
【００１７】
ここで、複数回の帯電を行う際に注入帯電方式を用いると、帯電能及び電位収束性が高いため、電位ゴーストや電位ムラが大幅に改善される。また、注入帯電方式は前述のように放電を殆ど用いないため、画像流れも発生しにくい。注入帯電器としては、例えば磁性粒子を用いた磁気ブラシ帯電器が有効である。磁気ブラシ帯電器は磁性粒子の接触点によって帯電を行うため、帯電を行うための表面積が広く、汚染に強い利点がある。このため、長期にわたる使用でも帯電性能を維持することが可能である。
【００１８】
しかし、磁気ブラシ帯電器を用いる場合の課題として、磁性粒子の感光体への付着がある。これは、帯電を行う際に、電圧が印加される磁性粒子担持体と感光体表面に大きな電位差が生じた場合に、磁性粒子が感光体に付着して、感光体から現像装置へ混入してしまう現象である。この現象は、特に磁性粒子コーティングの端部で発生しやすい。これは、端部においては接触できて帯電できている部分と接触できずに帯電できていない部分が混在するため、部分的に大きな電位差が生じ、磁性粒子の感光体への付着が顕著になる。これに対して、磁性粒子のコーティング端部を絶縁処理してコーティング端部の電位勾配を少なくし、磁性粒子の付着現象を軽減する方法もある。この場合、磁性粒子のコーティング部分を絶縁処理するため、磁性粒子担持体と絶縁処理部分の表面性の違いによるコーティング量の相違による弊害や、磁性粒子との摺擦による絶縁処理部の耐久性の問題などが生じる場合がある。また、磁性粒子の付着現象は、軽減することは可能であっても完全に防止することは困難である。
【００１９】
そこで、本発明は、磁気ブラシを有する帯電手段を用いて被帯電体の帯電を行った場合でも、磁気ブラシ中の磁性粒子が被帯電体に付着することを防止するようにした帯電装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００２０】
さらに詳しくは以下のとおりである。
【００２１】
本発明の目的は、複数の帯電器を用いて被帯電体を帯電するようにした帯電装置及び画像形成装置を提供することである。
【００２２】
本発明の他の目的は、帯電器の磁気ブラシを構成する磁性粒子が被帯電体へ付着することを防止する帯電装置及び画像形成装置を提供することである。
【００２３】
本発明の他の目的は、被帯電体へ磁性粒子が付着したとしても、帯電器の磁界発生手段の作用によって磁性粒子を回収可能とした帯電装置及び画像形成装置を提供することである。
【００２４】
本発明の他の目的は、複数の磁気ブラシ帯電器を用いて被帯電体を帯電する場合、磁気ブラシの磁性粒子が被帯電体に付着することによる不具合を解決するようにした帯電装置及び画像形成装置を提供することである。
【００２５】
本発明の他の目的は、磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシの端部に対応する被帯電体の領域を予め帯電しておくようにした帯電装置及び画像形成装置を提供することである。
【００２６】
本発明の他の目的は、磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシの端部に対応する被帯電体の領域において付着した磁性粒子を、磁界発生手段の作用によって回収可能とした帯電装置及び画像形成装置を提供することである。
【００２７】
本発明の他の目的は、被帯電体としてアモルファスシリコンを用いる場合に適した画像形成装置を提供することである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、帯電装置において、被帯電体に接触する磁気ブラシを備え前記被帯電体を帯電する第１帯電手段と、前記被帯電体に接触する磁気ブラシを備え、前記被帯電体の移動方向において前記第１帯電手段の下流側に設けられた第２帯電手段とを有し、前記第１帯電手段の前記磁気ブラシが前記被帯電体に接触する接触幅は、前記第２帯電手段の前記磁気ブラシが前記被帯電体に接触する接触幅よりも大きく、また、前記第２帯電手段は、前記被帯電体の長手方向において、少なくとも前記第１帯電手段の前記磁気ブラシが前記被帯電体に接触する端部からこの端部よりも外側まで延びて設けられた磁界発生手段を備える、ことを特徴とする。
【００３４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の帯電装置において、前記磁界発生手段の有効幅は、前記第１帯電手段の前記磁気ブラシが前記被帯電体に接触する前記接触幅よりも大きい、ことを特徴とする。
【００３５】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の帯電装置において、前記第２帯電手段は、前記第２帯電手段の前記磁気ブラシを担持する担持体を備え、前記被帯電体の長手方向において、前記第１帯電手段の前記磁気ブラシが前記被帯電体に接触する端部の位置で前記担持体は、その表面に絶縁部を備える、ことを特徴とする。
【００３６】
請求項４に係る発明は、画像形成装置において、被帯電体と、前記被帯電体を帯電する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の帯電装置と、前記被帯電体の移動方向において、前記第２帯電手段の下流側であって、前記第１帯電手段の上流側に設けられ、前記被帯電体に像を形成する像形成手段と、を有する、ことを特徴とする。
【００３７】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前記被帯電体は、感光体であり、前記像形成手段は、前記感光体に潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、前記潜像をトナーで現像する現像手段と、を備える、ことを特徴とする。
【００３８】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、前記感光体は、アモルファスシリコンを含む、ことを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態としての画像形成装置を示す正面図である。図１においては、図８に示したものと同一であるものには同一引用数字を用いたので、重複する説明は省略する。図１においては、図８のコロナ帯電器３に代えて磁気ブラシ帯電器３０，３１を用い、感光体回転方向に対して直列的に配置し、帯電を２回行う構成にしている。この磁気ブラシ帯電器３０，３１により、ポジ帯電極性の被帯電体であるアモルファスシリコン感光体を帯電するものとする。
【００４０】
図２は、ポジ帯電性のａ−Ｓｉ系感光体の構造を示す模式的な断面図である。図２に示すａ−Ｓｉ系感光体は、Ａｌなどからなる導電性支持体２０１と、導電性支持体２０１の表面上に順次堆積された感光層２０５（電荷注入阻止層２０２と、光導電性を示す光導電層２０３を備える）と表面層２０４とからなる。ここで、電荷注入阻止層２０２は、導電性支持体２０１から光導電層２０３への電荷の注入を阻止するためのものであり、必要に応じて設けられる。また、光導電層２０３は、少なくともシリコン原子を含む非晶質材料で構成され、光導電性を示すものである。更に、表面層２０４はシリコン原子と炭素原子（さらに、必要により水素原子あるいはハロゲン原子またはその両方の原子）を含み、電子写真装置における潜像を保持する能力を持つものである。
【００４１】
ａ−Ｓｉ系感光体は、その製造方法がガスを高周波やマイクロ波でプラズマ化して固体化し、アルミシリンダー上に堆積させて成膜するため、プラズマが均一でないと膜厚ムラや組成ムラができてしまう。これにより、従来から現像部において、数１０Ｖ程度の電位ムラが発生してしまっていた。これは、膜厚ムラにより静電容量の違いが生じて帯電能に差が生じる現象と共に、前周の光メモリーを消すために用いる前露光による帯電〜現像間での電位減衰が、膜厚や組成によって差が生じ、現像部における電位ムラをより増大させることにより発生する。
【００４２】
光メモリーについて説明すると、ａ−Ｓｉ系感光体を帯電し、像露光を行うと、光キャリアを生成し電位を減衰させる。しかし、ａ−Ｓｉ系感光体は多くのタングリングボンド（未結合手）を有しており、これが局在準位となって光キャリアの一部を捕捉し、その走行性を低下させ、或いは光生成キャリアの再結合確率を低下させる。したがって、画像形成プロセスにおいて、露光によって生成された光キャリアの一部は、次工程の帯電時にａ−Ｓｉ系感光体に電界がかかると同時に局在準位から開放され、露光部と非露光部とでａ−Ｓｉ系感光体の表面電位に差が生じて、これが最終的に光メモリーとなる。
【００４３】
そこで、前露光手段８による前露光工程において均一露光を行い、ａ−Ｓｉ系感光体内部に潜在する光キャリアを過多にして全面で均一になるようにし、光メモリーを消去することが一般的である。このとき、前露光手段８から発する前露光の光量を増やしたり、前露光の波長をａ−Ｓｉ系感光体の分光感度ピーク（約６８０〜７００ｎｍ）に近づけることにより、より効果的に光メモリ（ゴースト）を消去することが可能になる。
【００４４】
しかしながら、ａ−Ｓｉ系感光体に、例えば膜厚ムラが存在すると、光導電層間にかかる電界が異なるため、上記局在準位からの光キャリアの開放に差が生じ、膜厚が薄い部分ほど電位減衰が大きく、帯電部によって均一に帯電ができたとしても、現像部では電位ムラが生じてしまう。また、帯電能についても、膜厚が薄い部分ほど静電容量が大きくなるために不利となり、帯電能が低下してくると上記の現像部での帯電ムラはより顕著になる。この電位ムラは、画像露光を行った場合にも残り、現像行程を行うと、特に目に認識されやすい低濃度領域で顕著な濃度ムラとして現れる。
【００４５】
また、ａ−Ｓｉ系感光体は、膜厚が一定の場合においても、製法上、周方向や長手方向について組成ムラができやすく、光キャリアの発生量の差が面内で生じ、暗減衰が面方向で一定にならないことによる電位ムラを生じる場合が多かった。
【００４６】
このような光キャリアに起因される暗減衰や電位ムラを軽減する方法として、複数回帯電を行う方法がある。第１の帯電において光キャリアを大幅に減らすことにより、第２の帯電後の暗減衰を大幅に軽減することが可能になるため、電位ムラや電位ゴーストを大幅に改善できる。
【００４７】
ａ−Ｓｉ系感光体の帯電部材としては、コロナ帯電を用いた装置が従来より実用化されている。しかし、ａ−Ｓｉは比誘電率が１１〜１２と有機感光体に比べて大きいため、静電容量が大きくなり、それに伴って帯電能の低下、放電による潜像の流れによる画像流れ等が発生しやすくなる。
【００４８】
これに対して、帯電部材として導電性ローラやファーブラシローラ、磁性粒子を担持したマグネットローラ等を用い、接触帯電部材を用いた感光体に対して十分な接触状態を保つ条件でａ−Ｓｉ系感光体を帯電すると、ａ−Ｓｉ系感光体表面が１０^９〜１０^１４Ω・ｃｍの材質からなる層により形成されていることにより、接触帯電部材に印加したバイアスの内の直流成分とほぼ同等の帯電電位を像担持体表面に得ることが可能である。このような帯電方法は、放電を用いずに電荷を直接感光体に注入し帯電を行うため、注入帯電と称する。この注入帯電を用いれば、像担持体への帯電がコロナ帯電器を用いて行われるような放電現象を利用しないので、完全なオゾンレス、かつ低電力消費型帯電が可能となることから、注目されてきている。また、帯電能の低下や画像流れが防止できると共に、印加した電圧近傍に帯電されるため、電位の制御を行うことも容易となる。
【００４９】
図３は、磁気ブラシ方式の注入帯電器として、第１（上流側）帯電手段である磁気ブラシ帯電器３０，第２（下流側）帯電手段である磁気ブラシ帯電器３１の詳細を示す。磁気ブラシ帯電器３０，３１の基本構成は実質的に同一であるので、ここでは磁気ブラシ帯電器３０について説明する。磁気ブラシ方式の注入帯電器は、導電性の磁性粒子を直接に磁界発生手段（マグネット）、あるいは磁界発生手段（マグネット）を内包する磁性粒子担持体（導電スリーブ）上に磁気的に拘束させ、停止、あるいは回転させながら像担持体に接触させ、これに電圧を印加することによって帯電が開始される。
【００５０】
磁気ブラシ帯電器３０は、固定マグネット３０２、この固定マグネット３０２の外側を回転する非磁性の帯電スリーブ（アルミニウムなどの金属のスリーブ）３０３、この帯電スリーブ３０３の表面に付着する帯電用磁性粒子３０４の付着量を規制する磁性粒子規制手段３０１を備えて構成されている。
【００５１】
磁性粒子規制手段３０１によって規制された帯電用磁性粒子３０４は、回転自在の非磁性の帯電スリーブ３０３上に磁界によってブラシ状に形成され、帯電スリーブ３０３の回転に伴って被帯電体としての感光ドラム１上に搬送される。また、磁気ブラシが感光ドラム１に接触する接触部において、帯電スリーブ３０３は感光ドラム１に対してカウンター方向に回転しており、感光ドラム１の回転速度３００ｍｍ／ｓｅｃに対し磁気ブラシ帯電器３０は３６０ｍｍ／ｓｅｃで回転している。帯電スリーブ３０３に帯電電圧を印加することにより、帯電用磁性粒子３０４から磁気ブラシ接触部を介して電荷が感光ドラム１上に与えられ、帯電電圧に近い値の電位に帯電される。
【００５２】
磁気ブラシ帯電器３０，３１においては、感光ドラム１の回転方向において、感光ドラム１に形成する帯電用磁性粒子３０４の接触ニップ幅は、４ｍｍになるよう調整されている。また、帯電用磁性粒子３０４としては、粒径が平均粒径で１０〜１００μｍ、飽和磁化が２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ^３、体積抵抗が１０^２〜１０^１０Ω・ｃｍのものが用いられる。特に、感光ドラム１にピンホールのような絶縁の欠陥が存在することを考慮すると、１０^６Ω・ｃｍ以上のものを用いることが好ましい。帯電性能を良くするには、帯電用磁性粒子３０４はできるだけ抵抗の小さいものを用いる方がよいので、本実施の形態においては、平均粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ^３、抵抗が５×１０^６Ω・ｃｍのものを用いた。また、本実施の形態で用いた帯電用磁性粒子３０４は、フェライト表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったものを用いている。ここで、帯電用磁性粒子の抵抗値は、底面積が２２８ｍｍ^２の金属セルに帯電用磁性粒子を２ｇ入れた後、６．６ｋｇ／ｃｍ^２で加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定している。
【００５３】
本実施の形態においては、感光ドラム１の回転方向において、上流側に位置する第１の磁気ブラシ帯電器３０と、下流側に位置する第２の磁気ブラシ帯電器３１について、感光体長手方向について図４のような関係に、帯電スリーブ幅、磁性粒子のコーティング幅（感光ドラム１への磁気ブラシ接触幅）、マグネットの有効幅、帯電スリーブ表面の絶縁処理（絶縁樹脂などの塗布）幅を設定している。具体的には、第１の磁気ブラシ帯電器３０の帯電スリーブ幅を３４０ｍｍ、磁性粒子のコーティング幅を３２０ｍｍ、マグネット有効幅を３２０ｍｍで絶縁処理は行っていない。第２の磁気ブラシ帯電器３１の帯電スリーブ幅を３４０ｍｍ、磁性粒子のコーティング幅（感光ドラム１への磁気ブラシ接触幅）を３００ｍｍ、マグネット有効幅を３３０ｍｍ、帯電スリーブ３０３端部の表面への絶縁処理はスリーブ端部から１５ｍｍまでの部分に施している。
【００５４】
また、バイアス電圧は、第１の磁気ブラシ帯電器３０には５５０Ｖの直流電圧、第２の磁気ブラシ帯電器３１には５００Ｖの直流電圧を、それぞれの帯電スリーブに対して印加している。このように、電圧を印加して帯電工程を行うと、第１の磁気ブラシ帯電器３０により５５０Ｖ近傍まで帯電された後に、ａ−Ｓｉ感光体の場合には暗減衰による電位減衰が生じ、第２の磁気ブラシ帯電器３１の帯電直前においては５００Ｖ弱に減衰している。引き続き第２の磁気ブラシ帯電器３１で帯電を行うと、第１の磁気ブラシ帯電器３０によって５００Ｖ弱に帯電が施されているため、帯電ニップ内においては印加電圧に収束させるための帯電時間が充分取れるため、電位ムラのない均一な帯電状態が実現できる。また、第１の磁気ブラシ帯電器３０において帯電した後に暗減衰を起こしているため、光キャリアを大幅に減らすことができ、第２の帯電後の暗減衰を大幅に軽減することが可能になる。このため、暗減衰の差によって生じる電位ムラや帯電不良による電位ムラ等について大幅に改善することができる。
【００５５】
更に、磁気ブラシ帯電器３０，３１における帯電スリーブ幅、磁性粒子のコーティング幅、マグネットの有効幅、帯電スリーブ表面の絶縁処理幅を前記のように設定することにより、磁気ブラシの端部における感光ドラム１への磁性粒子付着を大幅に改善することが可能になる。
【００５６】
磁気ブラシ接触部の端部の磁性粒子付着の要因としては、端部においては磁性粒子が感光体に接触できて帯電している部分と、接触できずに帯電していない部分が混在するため、部分的に大きな電位差が生じてしまうことによる。これに対して、磁性粒子のコーティング端部を絶縁処理してコーティング端部の電位勾配を少なくして磁性粒子の付着現象を軽減する方法もある。しかし、この場合、磁性粒子のコーティング部分を絶縁処理するため、磁性粒子担持体と絶縁処理部分の表面性の違いによるコーティング量の違いによる弊害や磁性粒子との摺擦による絶縁処理部の耐久性の問題などが生じることがある。また、磁性粒子の付着現象も軽減することは可能であるが、完全に防止することは困難である。
【００５７】
これに対して、本例のように、第２の磁気ブラシ帯電器３１の磁気ブラシ接触よりも、第１の磁気ブラシ帯電器３０の磁気ブラシ接触幅を広くすることによって、第２の磁気ブラシ帯電器３１の磁気ブラシ接触部の端部の部分を予め帯電してあるため、感光ドラム１の表面と帯電スリーブ間の電位差がほとんど無くなる。従って、第２の磁気ブラシ接触部の端部における、磁性粒子の付着を防止することが可能になる。言い換えれば、感光体の長手方向において、第１の帯電器の有効帯電幅が第２の帯電器の磁気ブラシ接触幅よりも大きいことにより、第２の帯電器の磁気ブラシ接触部の端部における感光体への磁性粒子の付着が防止できる。
【００５８】
また、第１の磁気ブラシ帯電器３０の磁気ブラシ接触部の端部において感光ドラム１上に付着した磁性粒子は、第２の磁気ブラシ帯電器３１のマグネット有効幅が第１の磁気ブラシ帯電器３０の磁気ブラシ接触幅よりも広く設定されているため、第２の磁気ブラシ帯電器３１のマグネットの磁気的吸着力により、回収することが可能になる。このとき、第２の磁気ブラシ帯電器３１の帯電スリーブの表面のうち、ドラムからの磁性粒子を回収する部分（端部領域）について絶縁処理を施すことにより、回収性を高めることができる。この場合の絶縁処理部分は、前述のように通常磁性粒子がコーティングされない部分であるため、非磁性スリーブとの表面性に違いがあっても弊害は特に起こらなかった。第２の磁気ブラシ帯電器のマグネットの直径、磁束密度、第２の磁気ブラシ帯電器のスリーブと感光ドラム１との距離などは、感光体端部領域に付着した磁性粒子を第２の磁気ブラシ帯電器のマグネットの磁気力によりスリーブに吸着できるように適宜設定すれば良い。
【００５９】
以上のように、第１の磁気ブラシ帯電器３０の磁気ブラシ接触幅を第２の磁気ブラシ帯電器３１の磁気ブラシ接触幅よりも広くし、第２の磁気ブラシ帯電器３１の磁気ブラシ接触部の端部に対応する感光体の部分を予め帯電してやることにより、第２の磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ接触部の端部に対する磁性粒子の付着を防止できる。また、第１の磁気ブラシ帯電器３０の磁気ブラシ接触部の端部に対応する感光ドラム１の部分に付着した磁性粒子は、第２の磁気ブラシ帯電器３１のマグネット有効幅が第１の磁気ブラシ帯電器３０の磁気ブラシ接触幅より広いため、第２の磁気ブラシ帯電器３１で回収することが可能になった。
【００６０】
〔第２の実施の形態〕
第１の実施の形態においては、図４に示したように、第２の磁気ブラシ帯電器３１の帯電スリーブ内のマグネット有効幅を第１の磁気ブラシ帯電器３０の磁性粒子コーティング幅よりも広く設定し、第１の磁気ブラシ帯電器３０において端部に付着した磁性粒子を第２の磁気ブラシ帯電器３１において回収する構成をとった。これに対し、本実施の形態は、図５のように、第２の磁気ブラシ帯電器３１の帯電スリーブ内のマグネットについて、マグネット外側端部の位置は、第１の実施の形態と同じ位置とし、第１の磁気ブラシ帯電器３０の磁気ブラシ接触部よりも外側に設定したが、第２の磁気ブラシ帯電器３１の磁気ブラシ接触部の端部の部分から５ｍｍまでの部分についてマグネットをカットした部分（カット領域）を設けている。このようにすることにより、第２の磁気ブラシ帯電器３１の磁気ブラシ接触部の端部における磁性粒子の外側への広がりを防止することができる。
【００６１】
第１の実施の形態のように、第２の磁気ブラシ帯電器において、マグネットの端部と磁気ブラシ接触部（磁性粒子コーティング部）の端部が異なる場合、帯電スリーブと感光ドラム１の最近接領域においてパッキングされた磁性粒子が端部方向に広がる傾向がある。第１の実施形態においても、第１の磁気ブラシ帯電器３０により第２の磁気ブラシ帯電器の接触部の端部に対応する感光体の部分に予め帯電が施されているために電位差が小さくなり、磁性粒子が広がっても電界により磁性粒子が感光ドラム１に付着することは殆どないが、感光ドラム１の端部に向かって第２の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子に広がりが生じると、感光ドラム１の回転方向に機械的に運ばれる磁性粒子が微量ではあるが発生する。これに対して、本実施の形態のように第２の磁気ブラシ帯電器３１の磁気ブラシ接触部の端部においてマグネットのカット領域を設け、磁気ブラシ接触部の端部が外側に広がらないように設定してやれば、ドラムへの機械的な付着も防止することができるため、磁性粒子の漏れ防止に対してより効果を上げることが可能となる。
【００６２】
また、第２の磁気ブラシ帯電器３１のマグネットカット部分は、磁気ブラシ接触部端部（磁性粒子コーティング領域端部）から外側に５ｍｍまで設定し、５ｍｍ離れた部分から１０ｍｍ外側の部分まで、すなわち第１の磁気ブラシ帯電器３０の磁気ブラシ接触部の端部に対して内側５ｍｍから外側５ｍｍまでの領域にマグネットが設けられている。つまり、第２の磁気ブラシ帯電器３１のマグネット有効幅は、実質的に第１の実施の形態と同じく３３０ｍｍに設定しているため、第１の磁気ブラシ帯電器３０の端部においてドラムに付着した磁性粒子は第１の実施の形態と同様に、第２の磁気ブラシ帯電器３１のマグネットの磁気的吸着力によって回収することが可能である。
【００６３】
〔第３の実施の形態〕
図６は、本発明の第３の実施の形態における磁気ブラシ帯電器の構成を示す。また、図７は第３の実施の形態における第１，第２の磁気ブラシ帯電器の各部の寸法例である。上記各実施の形態においては、図３に示したように、第１及び第２の磁気ブラシ帯電器３０，３１として、帯電スリーブ３０３の内側に固定マグネット３０２が設けられ、回転駆動される非磁性スリーブ上に担持された磁性粒子が感光ドラム１に接触することによって帯電を施す構成がとられた。
【００６４】
これに対して、第３の実施の形態では、図６に示すように、第１の帯電器においては、磁気ブラシ帯電器３０に代えて磁気ブラシ帯電器３２を用い、第２の磁気ブラシ帯電器３１には図３で用いたスリーブ駆動方式の磁気ブラシ帯電器を用いている。この第１の磁気ブラシ帯電器３２には、マグネットローラ３２１に磁性粒子を直接に担持させ、マグネットローラ３２１の表面を導電処理することによりマグネット自身に電圧を印加し、帯電を行う構成としている。
【００６５】
ここで、本実施の形態で用いた第１の磁気ブラシ帯電器３２について説明する。本実施の形態で用いた磁気ブラシ帯電器３２は、表面が導電処理されたマグネットローラ３２１に直接磁性粒子がコーティングされている。磁性粒子としては、上記各実施の形態で用いたものと同様の磁性粒子を用いることが可能である。また、マグネットローラ３２１は等間隔に８極が設けられ、最大磁力が約１０００Ｇに設定されたマグネットローラを用いている。本実施の形態のように、マグネットローラ３２１に直接磁性粒子を担持して回転駆動させる場合、極の配置は等間隔であることが望ましい。また、極数については、磁性粒子の周方向に対する磁性粒子の穂立ち状態による接触ムラをなくすためには、極ピッチが細かい方が有利であるため、極数は多い方が良いが、或る一定以上の極数にすると磁力の低下が起こり易くなるため、４〜１６極程度で用いることが望ましい。
【００６６】
本実施の形態においては、前記のように８極のマグネットローラ３２１を用いて第１の帯電を行った。このとき、第１の磁気ブラシ帯電器３２のみで帯電を行った場合には極部分と極間部分において接触状態が若干変わるため、軽微な帯電ムラが見られるが、本例のように第２の磁気ブラシ帯電器３１を用いることによって電位ムラが均一化されるため、第２の磁気ブラシ帯電器３１に本実施の形態のような帯電器構成のものを用いても良好な出力画像が得られる。
【００６７】
このように、第１の磁気ブラシ帯電器３２としてマグネットローラ３２１に直接磁性粒子を担持したものを用いて帯電し、第２の磁気ブラシ帯電器３１としては、上記各実施の形態と同様に固定のマグネットローラ３０２に対して回転駆動可能な非磁性の帯電スリーブ３０３を用いて磁性粒子を搬送して帯電を行う方法により帯電工程を行った場合の長手方向の磁気ブラシ接触幅（磁性粒子コーティング幅）とマグネット有効幅の関係は、上記各実施の形態と同様にしている。具体的には、第１の磁気ブラシ帯電器３２の磁気ブラシ接触幅（磁性粒子コーティング幅）は３２０ｍｍ、それに合わせてマグネットローラ３２１の長手幅も３２０ｍｍに設定している。第２の磁気ブラシ帯電器３１の条件については、上記各実施の形態と同様に、磁気ブラシ接触幅（磁性粒子のコーティング幅）を３００ｍｍにし、マグネットの有効幅は３３０ｍｍにしている。より好ましくは、図５に示す第２の実施の形態のように、磁気ブラシ接触部の端部から外側へ数ｍｍ（本実施の形態では５ｍｍ）マグネットをカットすることにより、磁性粒子のコーティング外側への広がりを防止することが可能になる。また、第１の磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ接触部の端部に対応する感光ドラムの部分において、第２の磁気ブラシ帯電器のマグネットが設けられている。この端部マグネットは、図７に示すように、第１の磁気ブラシの接触部の端部の対応する位置に対して、内側５ｍｍから外側５ｍｍまで延びて設けられる。
【００６８】
このように、磁気ブラシ帯電器に帯電スリーブを設けることなくマグネットローラに直接磁性粒子を担持する方式を用いても、第１の磁気ブラシ帯電器３２の磁気ブラシ接触幅を、第２の磁気ブラシ帯電器３１の磁気ブラシ接触幅よりも広くし、第２の磁気ブラシ帯電器３１の磁気ブラシ接触部の端部に対応する感光体の部分を予め帯電してやることにより、第２の磁気ブラシ接触部の端部に対する磁性粒子の付着を防止できる。また、上記各実施の形態と同様に、第１の磁気ブラシ帯電器３２において感光体へ付着した磁性粒子は、第２の磁気ブラシ帯電器３１のマグネット有効幅が第１の磁気ブラシ帯電器３２の磁気ブラシ接触幅より広いため、第２の磁気ブラシ帯電器３２で回収することが可能になった。即ち、第１の磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ接触部の端部に対応する感光体の部分において、第２の磁気ブラシ帯電器の端部マグネットが設けられているので、端部マグネットの磁気的作用により、第１の磁気ブラシ帯電器から離脱した感光体上の磁性粒子を回収することができる。
【００６９】
また、第１〜第３の実施の形態において、第２の磁気ブラシ帯電器３１には、固定のマグネットローラに対して回転駆動が可能な非磁性スリーブを用いて磁性粒子を搬送して帯電を行う方法を用いたが、第２の磁気ブラシ帯電器３１についても、マグネットローラに磁性粒子を直接担持した系で帯電を行うことができる。
【００７０】
上記第１〜第３の実施の形態においては、第１の磁気ブラシ帯電器において感光体上に付着した磁性粒子は、第２の磁気ブラシ帯電器において回収される構成とした。しかし、付着量が多い場合には、第１の磁気ブラシ帯電器内の磁性粒子量が少なくなり、第２の磁気ブラシ帯電器内の磁性粒子量が多くなる状態が発生する。このような場合には、第２の磁気ブラシ帯電器３１において回収された磁性粒子を第１の磁気ブラシ帯電器３０，３２へ戻すことが可能な構成をとるか、容器としては第１と第２の磁気ブラシ帯電器について一体の構成として磁性粒子が循環されるような構成をとることが望ましい。容器として一体の構成をとる場合には、それぞれのスリーブに対して独立に磁性粒子がコーティングされる構成をとっても良いし、複数のスリーブ間を磁性粒子が受け渡されてベルト状に搬送される構成をとっても構わない。このような構成をとることにより、第１の磁気ブラシ帯電器と第２の磁気ブラシ帯電器の中に収容される磁性粒子の量が過不足ない状態を保つことが可能になる。
【００７１】
本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内においてあらゆる変形が可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、磁気ブラシを有する帯電手段を用いて被帯電体の帯電を行った場合でも、磁気ブラシ中の磁性粒子が被帯電体に付着することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての画像形成装置を示す正面図である。
【図２】ポジ帯電性のａ−Ｓｉ系感光体の構造を示す模式的な断面図である。
【図３】磁気ブラシ方式の注入帯電器としての磁気ブラシ帯電器の詳細を示す正面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における第１，第２磁気ブラシ帯電器の各部の寸法例を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における第１，第２磁気ブラシ帯電器の各部の寸法例を示す説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における磁気ブラシ帯電器の構成を示す正面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態における第１，第２の磁気ブラシ帯電器の各部の寸法例を示す説明図である。
【図８】従来の画像形成装置の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１被帯電体（感光体，感光ドラム）
２像形成手段（露光手段）
４像形成手段（現像手段，現像器）
３０，３２第１帯電手段（第１の磁気ブラシ帯電器）
３１第２帯電手段（第２の磁気ブラシ帯電器）
３０２磁界発生手段（固定マグネット）
３０３担持体（帯電スリーブ）

Claims

被帯電体に接触する磁気ブラシを備え前記被帯電体を帯電する第１帯電手段と、
前記被帯電体に接触する磁気ブラシを備え、前記被帯電体の移動方向において前記第１帯電手段の下流側に設けられた第２帯電手段とを有し、
前記第１帯電手段の前記磁気ブラシが前記被帯電体に接触する接触幅は、前記第２帯電手段の前記磁気ブラシが前記被帯電体に接触する接触幅よりも大きく、
また、前記第２帯電手段は、前記被帯電体の長手方向において、少なくとも前記第１帯電手段の前記磁気ブラシが前記被帯電体に接触する端部からこの端部よりも外側まで延びて設けられた磁界発生手段を備える、
ことを特徴とする帯電装置。
前記磁界発生手段の有効幅は、前記第１帯電手段の前記磁気ブラシが前記被帯電体に接触する前記接触幅よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
前記第２帯電手段は、前記第２帯電手段の前記磁気ブラシを担持する担持体を備え、前記被帯電体の長手方向において、前記第１帯電手段の前記磁気ブラシが前記被帯電体に接触する端部の位置で前記担持体は、その表面に絶縁部を備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電装置。
被帯電体と、
前記被帯電体を帯電する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の帯電装置と、
前記被帯電体の移動方向において、前記第２帯電手段の下流側であって、前記第１帯電手段の上流側に設けられ、前記被帯電体に像を形成する像形成手段と、を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記被帯電体は、感光体であり、前記像形成手段は、前記感光体に潜像を形成するために前記感光体を露光する露光手段と、前記潜像をトナーで現像する現像手段と、を備える、
ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
前記感光体は、アモルファスシリコンを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。