JPH06180522A

JPH06180522A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06180522A
Application number: JP33307892A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田; Kunio Shigeta; 邦男重田; Yukie Hosokoshizawa; 幸恵細越澤; Masakazu Fukuchi; 真和福地; Shizuo Morita; 静雄森田; Hiroyuki Nomori; 弘之野守
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1994-06-28

Abstract

(57)【要約】【目的】オゾンの発生がなく像形成体の絶縁破壊や帯
電不良を起こさない、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との回転方向を逆方向と
し、帯電ローラ22と感光体ドラム10との最近接位置より
上流部及び下流部に、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29Ａ及び29Ｂを設
け、遮へい部材29Ａ，29Ｂ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ω₁，ω₂は、０°以上
30°以下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。従来の帯電装置の帯電部は図９に示すよう
に、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され
なくなるという問題点がある。

【０００７】また、磁性粒子が像形成体に付着しやす
く、帯電部から出て、現像器に混入したり、クリーニン
グ時傷つけるといった問題が生じる。

【０００８】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。

【０００９】

【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
ラシとは逆方向移動すると共に、前記搬送担体と前記像
形成体との最近接位置より該像形成体の移動方向の下流
部に均し部材あるいは遮へい部材を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。また前記搬送
担体と前記像形成体との最近接位置より該像形成体の移
動方向の上流部にも遮へい部材を設定することを特徴と
する上記画像形成装置は好ましい実施態様である。

【００１０】

【作用】本発明においては、前記像形成体に接触する遮
へい部材や前記磁気ブラシとに接触する均し部材を前記
像形成体と前記搬送担体との最近接位置より上流部に設
けたので、磁気ブラシの前記像形成体に接触する領域を
制限し、磁気粒子の帯電部からの流出を防止し磁気ブラ
シの穂を均一にして前記像形成体の帯電の均一化を行う
一方絶縁破壊の発生を防止する。また前記像形成体と前
記磁気ブラシとは逆方向に移動させるので磁気ブラシの
移動速度を小さくしても像形成体との相対速度は十分大
きくできる。

【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150μ
ｍ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。

【００２２】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粒を
交互に設けた磁石体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。帯電部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部におけ
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
部における磁性粒子の好ましい存在量Ｗは10〜300mg/cm
²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
0.1mm≦Ｄ≦10mmが好ましく、さらに好ましくは0.2mm≦
Ｄ≦５mm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/cm³)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、帯電部において、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】また、さらに上記帯電装置がクリーニング
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。

【００２９】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/cm²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。

【００３０】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。

【００３１】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、帯電部での磁性粒子の存
在量Ｗが10〜200mg/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/cm³）であ
ることが好ましい条件である。

【００３２】（実施例）以下図面を用いて本発明の実施
例について説明する。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】図２は図１の画像形成装置に用いられる帯
電装置20の実施例１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で、その表面は磁性粒子21の安定
な均一搬送のために表面の平均粗さを２〜15μｍ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、帯電ロー
ラ22の直径は５〜20mm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21が飛散あるいは感光体ドラム10に
付着し易いために、帯電ローラ22の線速度を遅くするこ
とが好ましい。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
逆方向で感光体ドラム10の周速度より遅く回転させられ
る。29Ａ,29Ｂ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り、その先端部が
帯電ローラ22と感光体ドラム10との最近接した位置（以
下最近接位置という）の上流部及び下流部に設置された
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。

【００３８】遮へい部材29Ａ及び29Ｂ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、先端部他面は帯
電ローラ22上の磁性粒子21から成る磁気ブラシに接触
し、その先端部位置の前記最近接位置からの帯電ローラ
22中心基準の角度ω₁及びω₂は０°以上30°以下とする
のが好ましい。

【００３９】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29Ａの先端部は常に主磁極の位置より感
光体ドラム10移動方向上流側にあって、ω₁＞θである
のが好ましい。この遮へい部材29Ａ及び29Ｂ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。

【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】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。

【００４２】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（周波数0.3〜10KH_Z）の交流成分を重畳した
交流バイアス電圧を保護抵抗Ｒ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
電制御を行っている。

【００４３】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
送量即ち現像領域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/c
m²となるよう調整される。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からなる撹拌
板、28は規制板26の下流側に設けられ、遮へい部材29
Ａ，29Ｂより硬度の大きい例えば金属材からなる均し部
材で、磁性粒子21からなる磁気ブラシを帯電ローラ22に
向かって押圧するように設けられている。均し部材28の
先端の位置の角度を前記最近接位置から帯電ローラ22中
心基準でαとするとα＞ω₂となるようされる。均し部
材28によって磁性粒子21の層はさらに帯電領域の直前で
均され規制板26による目詰まりなどで生じ易い筋ムラも
解消され均一な薄層として帯電領域に搬送される。感光
体ドラム10と帯電ローラ22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。

【００４４】次に前述した帯電装置20の動作について説
明する。

【００４５】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を矢示逆方向に感光体ドラム10の周速度
の0.1〜0.9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を印加して振動電
界を形成したことと、帯電ローラ22の回転方向を感光体
ドラム10との対向位置で逆方向にしたので磁気ブラシの
移動速度は小さくとも感光体ドラム10との相対速度は十
分な値となり帯電効率を向上させることができた。ま
た、前記遮へい部材29Ａ及び29Ｂを設けて磁気ブラシの
先端部の感光体ドラム10に接触する範囲を制限してバイ
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。

【００４６】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８に示した。

【００４７】図８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８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。

【００４８】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％の条件で−５μC/gで
ある。

【００４９】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。

【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22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】図３は図１の画像形成装置に用いられる帯
電装置20の実施例２を示す断面図である。以下述べる実
施例２〜実施例６は図２の実施例１と大部分は同一であ
り、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。

【００５２】図３に示す実施例２は図２に示した実施例
１の均し部材28を省略し、遮へい部材29Ａを均し部材28
と共通に用いるように形状を若干変更した遮へい部材29
Ａ２に置き換えたものであり、他の構成とその機能及び
効果は実施例１と全く同じである。

【００５３】図４は図１の画像形成装置に用いられる帯
電装置20の実施例３を示す断面図である。

【００５４】実施例３は、磁石体23の感光体ドラム10に
最も近接した２つの磁極を同一の磁極にしたものであ
る。その磁極の位置は帯電ローラ22と感光体ドラム10と
の最近接位置、即ち前記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°
の範囲にあるのが好ましいことが判明した。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。

【００５５】以上の磁極により、帯電領域に反発磁界が
形成され、従って、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の周面に対して立たない状態
になり満遍なく接触するようになる。さらに、交流バイ
アスを印加することにより振動電界を形成し、均し部材
28及び遮へい部材29Ａ，29Ｂを設けて、帯電部から磁性
粒子の流出を防止し、磁気ブラシの穂を均一化すると共
に、磁気ブラシの穂の感光体ドラム10への接触範囲を制
限したので、感光体ドラム10の絶縁破壊の確率は低下
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】均し部材先端の位置はα＜θ₂であること
が好ましい。

【００５７】図５は図１の画像形成装置に用いられる帯
電装置20の実施例４を示す断面図である。

【００５８】図５に示す実施例４は図４に示した実施例
３の均し部材28を省略し、遮へい部材29Ａを均し部材28
と共通に用いるように形状を若干変更した遮へい部材29
Ａ２に置き換えたものであり、他の構成とその機能及び
効果は実施例３と全く同じである。遮へい部材先端位置
はω₂＜θ₂であることが好ましい。

【００５９】図６は図１の画像形成装置に用いられる帯
電装置20の実施例５を示す断面図である。

【００６０】この実施例５は磁石体23の感光体ドラム10
に最も近接した２つの磁極を異なる磁極としたものであ
って、その磁極位置は、帯電ローラ22と感光体ドラム10
との最近接位置、即ち前記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45
°の範囲にあるのが好ましいことが判明した。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。

【００６１】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の接触方向と平行な水平磁界となる。
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の周面接線方向に平行に寝かせた状態
になる。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、均し部材28及び遮へい部材29
Ａ，29Ｂを設けて、帯電部から磁性粒子の流出を防止
し、磁気ブラシの穂を均一化すると共に、感光体ドラム
10への接触範囲を制限したので、感光体ドラム10の絶縁
破壊の確率は低下し、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。

【００６２】均し部材先端位置はα＜θ₂であることが
好ましい。

【００６３】図７は図１の画像形成装置に用いられる帯
電装置20の実施例６を示す断面図である。

【００６４】図７に示す実施例６は図６に示した実施例
５の均し部材28を省略し、遮へい部材29Ａを均し部材28
と共通に用いるように形状を若干変更した遮へい部材29
Ａ２に置き換えたものであり、他の構成とその機能及び
効果は実施例５と全く同じである。遮へい部材先端位置
はω₂＜θ₂であることが好ましい。

【００６５】帯電ローラとしてはスリーブ内に磁石を内
包するものを用いたが、それに限らず磁石体のみからな
るものでもよい。

【００６６】

【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て帯電効
率を向上すると共に、像形成体と搬送担体との回転方向
を逆にし、像形成体に接触する遮へい部材及び磁気ブラ
シに接触する均し部材を設けたので、磁気ブラシの移
動速度を小さくすることができて磁性粒子の帯電部にお
ける目詰まりを防止し、帯電部からの磁性粒子の流出
を防止し、磁気ブラシの穂を均一にして磁気ブラシの
穂の像形成体に接触する範囲を制限して像形成体の帯電
バイアス電圧による絶縁破壊の発生率を極めて低くし、
帯電不良部分の発生を防止し、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の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の帯電装置の実施例１を示す断面図であ
る。

【図３】図１の帯電装置の実施例２を示す断面図であ
る。

【図４】図１の帯電装置の実施例３を示す断面図であ
る。

【図５】図１の帯電装置の実施例４を示す断面図であ
る。

【図６】図１の帯電装置の実施例５を示す断面図であ
る。

【図７】図１の帯電装置の実施例６を示す断面図であ
る。

【図８】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９】従来の帯電装置の帯電部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 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 均し部材 29Ａ，29Ｂ，29Ａ２遮へい部材Ｒ保護抵抗

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【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は逆方向移動すると共
に、前記搬送担体と前記像形成体との最近接位置より該
像形成体の移動方向の下流部に前記磁気ブラシと接触す
る均し部材を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記均し部材と遮へい部材を共通に用い
ることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記搬送担体と前記像形成体との最近接
位置より該像形成体の移動方向の上流部に前記像形成体
と接触する遮へい部材を設定することを特徴とする請求
項１の画像形成装置。
【請求項４】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は逆方向移動すると共
に、前記搬送担体と前記像形成体との最近接位置より該
像形成体の移動方向の下流部に前記像形成体と接触する
遮へい部材を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】前記遮へい部材と均し部材を共通に用い
ることを特徴とする請求項４の画像形成装置。
【請求項６】前記搬送担体と前記像形成体との最近接
位置より該像形成体の移動方向の上流部に前記像形成体
と接触する均し部材を設定することを特徴とする請求項
４の画像形成装置。