JPH06161208A - 画像形成装置 - Google Patents

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、極めて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】 外周に磁極を配置し固定した磁石体23の外周
を回転可能に配設された非磁性導電性の帯電ローラ22
と、その帯電ローラ22の外周に付着した磁性粒子21の層
からなる磁気ブラシを、感光体ドラム10の移動に対して
接触させ、前記帯電ローラ22と感光体ドラム10との間に
バイアス電界を形成することで、前記感光体ドラム10の
帯電を行う帯電装置20を備えた画像形成装置であって、
帯電ローラ22と感光体ドラム10との最近接位置より上流
部に、その先端部が感光体ドラム10と磁気ブラシに接触
するように遮へい部材29を設け、遮へい部材29の先端部
と、前記最近接位置との帯電ローラ22中心基準の角度ω
は、０°≦ ω ≦ 30°であることを特徴とする。

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、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59-133569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
があった。図６は従来の帯電装置の帯電部を示す拡大断
面図で、帯電部近傍に前記搬送担体22内部に固設した磁
石体23の磁極が設置されているので、搬送担体22表面上
の磁性粒子21は磁力線に沿って鎖状に突出した穂の荒い
磁気ブラシとなり、この鎖を通して帯電が行われてい
た。このため局所的に帯電が過多となり、像形成体10の
絶縁破壊や帯電ムラが発生するという問題点がある。し
かも像形成体10に点状の絶縁破壊を起こしてもその点を
通じて磁気ブラシ全体の電位が低下し像形成体10の回転
方向と直角な方向に磁気ブラシの幅に相当する部分が帯
電不良部分となるという問題点がある。

【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少なく、極めて安定した均
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、磁性粒子を
搬送担体上に供給して磁気ブラシを形成させ、該搬送担
体上の磁気ブラシを振動電界下におき、像形成体を帯電
する画像形成装置において、前記像形成体と前記磁気ブ
ラシとに接触する遮へい部材を、前記搬送担体と前記像
形成体との最近接位置より前記像形成体の移動方向上流
部に設定することを特徴とする画像形成装置によって達
成される。

【０００９】また、前記遮へい部材の先端部の位置の前
記搬送担体の中心基準に前記最近接位置からの角度をω
とし、帯電部の磁極の設定位置をθとするとき、前記ω
は前記最近接位置より上流側にあって０°≦ ω ≦ 30
°の範囲にあり、前記θは−15°≦ θ ≦ 15°の範囲
にあり、前記ωとθは、│ω−θ│≦10°であることを
特徴とする上記画像形成装置は好ましい実施態様であ
る。遮へい部材は、磁気ブラシに接触して帯電領域を制
限するものであるが、遮へい部材をより安定に設定する
には、遮へい部材を像形成体に押しあてることにより行
うことができる。

【００１０】

【作用】本発明においては、前記像形成体と前記磁気ブ
ラシとに接触する遮へい部材を前記像形成体と前記搬送
担体との最近接位置より上流側に設けたので、磁気ブラ
シの前記像形成体に接触する帯電領域を制限し又、遮へ
い部材により、磁気ブラシの穂の均一化効果により前記
像形成体の絶縁破壊の発生を極度に少なくする。

【００１１】

【実施例】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。

【００１２】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
穂の状態が荒いために、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。

【００１３】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100μm以下
30μm以上であることが好ましい。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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10⁴
Ω・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0.50
cm²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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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％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。

【００２０】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。

【００２１】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円筒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、導電性円筒の表面に形成され
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。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と殆ど同じか、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、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。

【００２２】なお、磁気ブラシの搬送担体は、内部に固
定あるいは回転可能な磁石体23を有した帯電ローラ22の
構成に限らず、内部の磁石体23が回転するもので帯電ロ
ーラ22を有せずＮＳ交互に着磁された磁石体23のみで構
成されてもよい。

【００２３】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、特に好ましくは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。

【００２４】そして、搬送担体と像形成体との間隙Ｄは
100〜5,000μmが好ましい。搬送担体と像形成体の表面
間隙が100μm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5,000μmを大きく超すようになると、粒子層が荒く
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100〜5,000μm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）との間に最
も好ましい条件が存在することが明らかとなった。

【００２５】帯電を均一でかつ高速で安定に行なうには
300 ≦ Ｗ／Ｄ ≦ 3,000（ｍｇ／ｃｍ^３）の条件が重要
であった。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た。

【００２６】Ｄは磁気ブラシの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。

【００２７】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、
磁性粒子の鎖は高いパッキング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。

【００２８】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／c
m²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。

【００２９】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。

【００３０】以上の事から、好ましい条件は磁力を有す
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、バイアス電界に
は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／cm
³）であることが好ましい条件である。

【００３１】（実施例１）以下図面を用いて本発明の実
施例について説明する。

【００３２】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。

【００３３】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
き込みが行われ、画像に対応した静電潜像が形成され
る。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】図２は図１の画像形成装置に用いられる帯
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、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円筒状の磁性粒子21の搬送
担体である帯電ローラ、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
なるように複数の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部
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
の移動方向と同方向に1.2〜2.0倍の周速度で回転させら
れる。29は感光体ドラム10や帯電ローラ22の表面を傷付
けず、耐摩耗性にも優れて、帯電ローラ22に高圧のバイ
アス電圧を印加してもバイアス電圧による感光体ドラム
10の絶縁破壊を生ぜしめないような、厚さ0.01〜0.2mm
程度の絶縁性の弾性材料から成る遮へい部材で、例えば
クリーニング用のブレード51として用いられているよう
なウレタンゴムやマイラー薄板から成るものが好ましく
用いられる。しかし、ゴムのような弾性材料から成るも
のに限らず、より剛性を有する材料から成るものであっ
てもよい。

【００３７】遮へい部材29の先端部の一面は感光体ドラ
ム10表面に接触すると共に、先端部他面は磁性粒子21か
ら成る磁気ブラシに接触し、その先端部と帯電ローラ22
と感光体ドラム10との最近接した位置（以下これを最近
接位置という）からの角度、即ち遮へい部材29の先端部
と帯電ローラ22中心とを結ぶ直線と感光体ドラム10の中
心と帯電ローラ22の中心を結ぶ中心線とのなす角度ωは
０°≦ ω ≦ 30°とするのが好ましい。

【００３８】前記磁石体23の感光体ドラム10に最も近接
して設けられた主磁極の位置は、前記最近接位置から感
光体ドラム10の回転方向上流側又は下流側にあって、前
記最近接位置からの角度θは、実験の結果、−15°≦
θ ≦ 15°の範囲にあるのが好ましいことが判明した。
しかも遮へい部材29の先端部は│ω−θ│≦10°であ
り、より好ましくはθ＞ωであり主磁極の位置より下流
側にあるのが好ましい。この遮へい部材29により磁気ブ
ラシの感光体ドラム10に接触する範囲が制限されること
になる。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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〜−1,0
00Ｖの直流成分に、ピーク値間電圧(Ｖp−p）として200
〜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。

【００４２】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。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、即ち帯電部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／cm
²となるよう調整される。感光体ドラム10と帯電ローラ2
2との間隙は厚さを規制された磁性粒子21の磁気ブラシ
で接続される。

【００４３】次に前述した帯電装置20の動作について説
明する。

【００４４】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
に対し、低速度で回転させてもよいが、好ましくは1.2
〜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
ブラシが形成される。そしてこの磁気ブラシは帯電ロー
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。この場合特に、交流バイア
スを印加することにより振動電界を形成したことと、前
記遮へい部材29を設けて磁性粒子21の鎖状に連結した磁
気ブラシの穂の感光体ドラム10に接触する範囲を制限す
ることによって帯電効率を向上しバイアス電圧による感
光体ドラム10の絶縁破壊の発生率を低下させた。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。

【００４５】なお、以上の実施例において、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。

【００４６】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。

【００４７】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10³Ω・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。

【００４８】なお、本実施例の帯電装置20を用いて感光
体ドラム10の除電をすることも可能である。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像形
成体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
印加を停止し、磁石体23の磁極のＮＳ方向を感光体ドラ
ム10の対向部の接線と平行となるよう回動させると、磁
気ブラシの穂が水平磁界により感光体ドラム10との対向
部の接線方向と平行となり、磁性粒子21を感光体ドラム
10周面に付着させないで、磁気ブラシの先端を感光体ド
ラム10より離すことができる。

【００４９】また、さらに上記帯電装置20がクリーニン
グ装置として用いられる画像形成方法では現像方法とし
て正規現像より反転現像の方が好ましい。なぜなら帯電
装置20から帯電時トナーを排出しやすく、排出されたト
ナーは、反転現像時には同一極性となり、現像部で現像
バイアスにより回収することになり画像のカブリが防止
できることになるからである。

【００５０】なお、長期使用によって感光体ドラム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ある。これには画像形成前
あるいは後の感光体ドラム１０の回転時に帯電ローラ２
２に印加する直流バイアス電圧の極性を高く設定し、あ
るいは交流電圧を高く設定して、トナーが感光体ドラム
10に付着し易い条件を設定してトナー混入を防止するこ
とができる。特に反転現像を行う画像形成装置のように
感光体ドラム10の帯電極性がトナーと同極性の場合は現
像器30内のトナー極性と同じとなるためにトナーによる
汚染が発生しずらく、現像時画像にかぶりとして現れず
極めて好適な組合わせとなる。

【００５１】なお、磁気ブラシの搬送担体は、内部に磁
石体23を有した帯電ローラ22の構成に限らず、内部の磁
石体23が回転するもので帯電ローラ22を有せずＮＳ交互
に着磁された磁石体23のみで構成されてもよい。

【００５２】（実施例２）実施例２は図１の画像形成装
置の帯電装置20に図３に示す異なる帯電装置20Ａを用い
たものである。図３において、図２の同一部分は同一符
号で表しその詳細な説明は省略する。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３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複数のＳ極およびＮ極を配
置して着磁されている。遮へい部材29の先端部の感光体
ドラム10表面に接触すると共に、先端部他面は磁性粒子
21から成る磁気ブラシに接触し、その先端部と帯電ロー
ラ22と感光体ドラム10との最近接した位置（以下これを
最近接位置という）からの角度、即ち遮へい部材29の先
端部と帯電ローラ22中心とを結ぶ直線と感光体ドラム10
の中心と帯電ローラ22の中心を結ぶ中心線とのなす角度
ωは０°≦ω≦30°とするのが好ましい。磁石体23の感
光体ドラム10に最も近接した２つの同一磁極の位置は、
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
心線の両側にあって、帯電ローラ22の中心と磁極と結ぶ
直線の前記中心線となす角度θ₁及びθ₂は、実験の結
果、それぞれ５°ないし30°の範囲にあり、遮へい部材
29の先端部はωとθ₁は│ω−θ₁│≦10°であり、より
好ましくはθ₁≦ωとするのが好ましいと判明した。な
お、２つの磁極の極性は同一であればよくＮ極又はＳ極
に限定する必要はない。この結果、帯電領域に反発磁界
が形成され磁力線は殆どなくなる。

【００５３】帯電ローラ22は実施例１において説明した
バイアス電源24を介して接地されている。

【００５４】感光体ドラム10を矢印方向に回転させなが
ら帯電ローラ22を矢印同方向に感光体ドラム10の周速度
に対し、低速度で回転させてもよいが、好ましくは1.2
〜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
ブラシが形成される。そしてこの磁気ブラシは帯電ロー
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。

【００５５】この場合特に、交流バイアス電圧を印加す
ることにより振動電界を形成したことと、前記同一磁極
を中心線より上流側及び下流側に５°〜30°離して設置
したので帯電領域では反発磁界が形成され、これにより
磁性粒子21の鎖状に連結した磁気ブラシの穂は感光体ド
ラム10の周面に満遍なく接触するようになることによ
り、さらに帯電領域の上流部に遮へい部材29を設けて磁
気ブラシの感光体層10ａに接触する範囲を制限したの
で、感光体層10ａの絶縁破壊による帯電不良部分の発生
を防止し、磁気ブラシからの電荷注入の効率を向上さ
せ、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。

【００５６】（実施例３）実施例３は図１の画像形成装
置の帯電装置20に図４に示すさらに異なる帯電装置20Ｂ
を用いたものである。図４において、図２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。磁石体23の
感光体ドラム10に最も近接した２つの磁極の極性を異な
るものとし、その磁極を帯電ローラ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両側に位置するようにし
たものである。遮へい部材29の先端部の感光体ドラム10
表面に接触すると共に、先端部他面は磁性粒子21から成
る磁気ブラシに接触し、その先端部と帯電ローラ22と感
光体ドラム10との最近接した位置（以下これを最近接位
置という）からの角度、即ち遮へい部材29の先端部と帯
電ローラ22中心とを結ぶ直線と感光体ドラム10の中心と
帯電ローラ22の中心を結ぶ中心線とのなす角度ωは０°
≦ω≦30°とするのが好ましい。帯電ローラ22の中心と
それぞれの磁極とを結ぶ直線の前記中心線となす角度θ
₁及びθ₂は、実験の結果、そのぞれ５°ないし45°の範
囲にあり、遮へい部材29の先端部はωとθ₁は│ω−θ₁
│≦10°であり、より好ましくは、θ₁＞ωとするのが
好ましいと判明した。なお、異なる２つの磁極の極性は
どちらがＮ又はＳでもよく限定する必要はない。この結
果、帯電領域における磁力線の方向は感光体ドラム10の
接線方向と平行となる。この磁界を水平磁界ということ
にする。帯電ローラ22は実施例１において説明したバイ
アス電源24を介して接地されている。

【００５７】感光体ドラム10を矢印方向に回転させなが
ら帯電ローラ22を矢印同方向に感光体ドラム10の周速度
に対し、低速度で回転させてもよいが、好ましくは1.2
〜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
ブラシが形成される。そしてこの磁気ブラシは帯電ロー
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。

【００５８】この場合特に、交流バイアス電圧を印加す
ることにより振動電界を形成したことと、前記異なる磁
極を中心線より上流側及び下流側に５°〜45°離して設
置したので帯電領域では水平磁界が形成され、磁性粒子
21の鎖状に連結した磁気ブラシの穂は感光体ドラム10の
周面接線方向に平行に寝た状態になることにより、さら
に帯電領域の上流部に遮へい部材29を設けて磁気ブラシ
の感光体層10ａに接触する範囲を制限したので、感光体
層10ａの絶縁破壊による帯電不良部分の発生を防止し、
磁気ブラシの穂の均一化により磁気ブラシからの電荷注
入の効率を向上させ、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。

【００５９】

【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、前記磁気ブラシと像形成体
との間にバイアス電界として振動電界を形成し、像形成
体と搬送担体との最近接位置上流部に遮へい部材を設け
て磁性粒子の鎖状に連結した磁気ブラシの穂の像形成体
に接触する範囲を制限し又、磁気ブラシの穂を均一化し
た結果、像形成体の絶縁破壊の発生率を低下させ帯電不
良部分発生を防止し、磁気ブラシからの電荷注入の効率
を向上させ、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の帯電装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図３】図１の画像形成装置の他の実施例を示す断面図
である。

【図４】図１の画像形成装置の帯電装置のさらに他の実
施例を示す断面図である。

【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。

【図６】従来の帯電装置の帯電領域を示す拡大断面図で
ある。

【符号の説明】

10 感光体ドラム（像形成体） 20，20Ａ，20Ｂ 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 25 ケーシング 26 規制板 28 保護抵抗 29 遮へい部材

───────────────────────────────────────────────────── 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁石体を有する搬送担体上に磁性粒子を
   供給して磁気ブラシを形成させ、該搬送担体上の磁気ブ
   ラシを振動電界下におき、像形成体を帯電する画像形成
   装置において、 前記像形成体と前記磁気ブラシとに接触する遮へい部材
   を、前記搬送担体と前記像形成体との最近接位置より前
   記像形成体の移動方向上流部に設定することを特徴とす
   る画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記遮へい部材の先端部の位置は、前記
   搬送担体と前記像形成体との最近接位置より上流側にあ
   り、前記搬送担体の中心を基準にした前記最近接位置か
   らの角度をωとするとき、ωは０°≦ ω ≦ 30°の範
   囲にあることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記磁石体の前記最近接位置に最も近接
   した前記磁石体の磁極の設定位置は、前記搬送担体の中
   心を基準にした前記最近接位置からの角度をθとすると
   き、θは−15°≦ θ ≦ 15°の範囲にあることを特徴
   とする請求項１の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記ωとθは、│ω−θ│≦10°である
   ことを特徴とする請求項１の画像形成装置。