JPH06186820A

JPH06186820A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06186820A
Application number: JP34275792A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田; Kunio Shigeta; 邦男重田; Yukie Hosogoezawa; 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: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1994-07-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【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21Ａ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
間に振動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20Ａを備えた画像形成装置であっ
て、前記帯電装置20Ａは、絶縁性材料からなるケーシン
グ25、規制板26、撹拌部材27及び掻き取り部材28と、導
電性の帯電ローラ22等から構成したことを特徴とする画
像形成装置。

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。即ち、帯電効率を向上させるために磁性粒子
の搬送担体を介して像形成体を摺擦する磁気ブラシに交
流バイアス電圧を印加するようになっているが、導電性
の磁性粒子を使用するため交流バイアス電圧、特に交流
成分が帯電装置の収容容器やその他の部材を通じて漏洩
して減衰し帯電効率が低下し帯電ムラが発生するという
問題点がある。

【０００７】本発明はこれらの点を解決して、交流バイ
アス電圧の減衰がなく、効率良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】上記目的を達成する画像
形成装置の一つは、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、前記磁性粒子の収容容器及び前記磁気ブラシの規制
手段は絶縁性部材を用いることと、前記磁性粒子の撹拌
部材あるいは掻き取り部材も絶縁性部材を用いることを
特徴とする画像形成装置であり、他の一つは、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、前記磁性粒子の規制手段
として導電性部材を用いると共に、前記搬送担体と規制
手段は導通手段により等電位に設定されていることと、
前記磁性粒子の撹拌あるいは掻き取り部材も前記搬送担
体と導通手段により等電位に設定することを特徴とする
画像形成装置であり、さらに他の一つは、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、前記磁気ブラシの規制手段は
前記搬送担体と導通する距離に配置することと、前記磁
性粒子の撹拌部材あるいは掻き取り部材も前記搬送担体
と導通する距離に配置することを特徴とする画像形成装
置である。

【０００９】

【作用】本発明においては、画像形成装置の帯電装置の
磁性粒子の収容容器及び前記磁気ブラシの規制手段と、
前記磁性粒子の撹拌部材あるいは掻き取り部材を、絶縁
性部材を用いて構成したこと、また、磁性粒子の規制手
段として導電性部材を用いると共に、前記搬送担体と規
制手段は導通手段により等電位に設定する構成としたこ
とと、前記磁性粒子の撹拌部材あるいは掻き取り部材も
前記搬送担体と導通手段により等電位に設定する構成と
したこと、さらにまた、磁気ブラシの規制手段は前記搬
送担体と導通する距離に配置することと、前記磁性粒子
の撹拌部材あるいは掻き取り部材も前記搬送担体と導通
する距離に配置する構成としたこと等によって、交流バ
イアス電圧の特に交流成分の漏洩と減衰を防止した。

【００１０】

【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。以下説明する実施例はその帯電装置によって３
つの実施例に分かれる。

【００１１】（実施例１）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20Ａ、露光装置からの像
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。

【００１２】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20Ａ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。

【００１３】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
ローラ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トナー像
が形成される。

【００１４】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画像記録に待
機する。

【００１５】次に本発明の実施例の帯電装置20Ａ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。

【００１６】一般に磁性粒子の平均粒径（平均重量）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、特に15μm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。

【００１７】以上から、磁性粒子の粒径は、平均粒径
（平均重量）が150μm以下30μm以上、特に好ましくは1
00μm以下15μm以上であることが好ましい。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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ローラの内部に複数
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、導電性帯電ローラの表
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、搬送担体
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
により磁性粒子が飛散あるいは像形成体に付着し易いた
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。なお、搬送担体表面は、樹脂あるいは酸化
処理により高抵抗層を有してもよい。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。

【００２６】なお、磁性粒子の搬送担体は、内部に固定
又は回転する磁石体を有する帯電ローラから構成される
ものに限らず、帯電ローラを有せず磁石体が回転するも
のでＮ，Ｓ交互に着磁された磁石体のみで構成されても
よい。

【００２７】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
〜300mg/cm²であり、さらに好ましくは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。

【００２８】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、粒子層が粗く形成さ
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。

【００２９】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。

【００３０】Ｄ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、撹乱を受けながら像形成体を摺擦して
いることになる。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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を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。

【００３４】以上のことから、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／c
m³）であることが好ましい条件である。

【００３５】図２は図１の画像形成装置に用いられる帯
電装置20Ａ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に対し、アルマイト処理、樹脂被覆
処理により高抵抗化を行ったからなる磁性粒子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
23ａ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0.2〜2.0倍の周速度で回転させられ
る。

【００３６】前記磁石体23の感光体ドラム10に最も近接
した主磁極23ａの位置は、帯電ローラ22と感光体ドラム
10との最近接した帯電領域の位置、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の中心と主磁極23ａと結ぶ直線の前記
中心線となす角度θは、実験の結果、−15°≦θ≦15
°、好ましくは上流側θ＞０の範囲にあるのが好ましい
ことが判明した。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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、間隙が0.1〜５mmの間
に保持されるとき、帯電すべき電圧とほぼ同じ−500Ｖ
〜−1,000Ｖの直流成分に、ピーク値間電圧（Ｖ_P-P）20
0〜3,500Ｖ、周波数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
電流制御を行っている。

【００４０】25は前記磁性粒子21の貯蔵部を形成する収
容容器であるケーシングで，このケーシング25は絶縁性
材料から成っており、その内部には前記帯電ローラ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
は例えば弾性ゴムなどの絶縁性材料からなる規制手段で
ある規制板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
搬送量すなわち帯電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30〜1
50mg／cm²となるよう調整される。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21Ａで接続される。27は磁性粒子21の偏りを修
正する絶縁性材料からなる板状部材を軸の回りに有する
回転体からなる撹拌部材、28は帯電ローラ22から磁性粒
子21を掻き取る絶縁性材料からなる掻き取り部材で、磁
性粒子21はこの掻き取り部材28と撹拌部材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。

【００４１】次に前述した帯電装置20Ａの動作について
説明する。

【００４２】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
の0.2〜2.0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21Ａが形成される。そしてこの磁気ブラシ21
Ａ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、
ケーシング25、規制板26、撹拌器27、掻き取り部材28等
を樹脂からなる絶縁性材料で構成したので交流バイアス
電圧特に交流成分の漏洩がなく交流バイアス電圧の減衰
を防止することができた。これにより安定した振動電界
を形成したことと、前記主磁極23ａを帯電領域中央の±
15°好ましくはθ＞０の範囲に設置し磁気ブラシ21Ａの
穂を寝かせた結果、磁気ブラシからの電荷注入の効率を
向上させ、かつ帯電領域を広げ、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た。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】なお、本実施例の帯電装置20Ａ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21Ａ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21Ａの先端を感光
体ドラム10より離すことができる。

【００４７】また、上記帯電装置20Ａ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に当って正規
現像より反転現像の方が好ましい。なぜなら帯電装置20
Ａ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。

【００４８】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21Ａ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。

【００４９】（実施例２）図３は本発明の他の実施例の
帯電装置20Ｂを示す断面図である。実施例２は実施例１
と帯電装置を除く他の部分は全く同一であるので詳細な
説明は省略する。また、帯電装置20Ｂは帯電装置20Ａと
同一部分は同一符号で表していて材質は異なっていても
機能は同一である。図３の帯電装置20Ｂでは、ケーシン
グ25は絶縁性材料から成っているが、規制板26、撹拌部
材27、掻き取り部材28は金属等の導電性材質から成って
いて、交流バイアス電圧はバイアス電源24から保護抵抗
Ｒを介して帯電ローラ22のみならず規制板26、撹拌部材
27、掻き取り部材28にも印加されている。この構成によ
り、帯電ローラ22周囲の部材が全て導通手段である交流
バイアス電圧印加用のリード線によって導通され同電位
になりケーシング25が絶縁性であるため交流バイアス電
流の漏洩がなくなり交流バイアス電圧の減衰を防止する
ことができた。これにより安定した振動電界を形成した
ことと、前記主磁極23ａを帯電領域中央の±15°好まし
くはθ＞０の範囲に設置したので磁気ブラシ21Ａの穂を
寝かせた結果、磁気ブラシ21Ａからの電荷注入の効率を
向上させ、かつ帯電領域を広げ、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た。

【００５０】（実施例３）図４は本発明のさらに他の実
施例の帯電装置20Ｃを示す断面図である。実施例３は実
施例１と帯電装置20Ａを除く他の部分は全く同一である
ので詳細な説明は省略する。また、帯電装置20Ｃは帯電
装置20Ａと同一部分は同一符号で表していて材質は異な
っていても機能は同一である。帯電装置20Ｃは図３の帯
電装置20Ｂと同様、ケーシング25は絶縁性材料から成っ
ているが、規制板26、撹拌部材27及び掻き取り部材28は
金属等の導電性材質から成っていて、交流バイアス電圧
はバイアス電源24から保護抵抗Ｒを介して帯電ローラ22
に印加されている。しかも前記導電性の磁性粒子21を介
して規制手段である規制板26と帯電ローラ22との間隙Ｄ
Bはその間の抵抗値が10⁸Ω以下になり、前記磁性粒子21
の好ましい搬送量の範囲に入るよう調節され、かつ帯電
ローラ22と感光体ドラム10との間隙ＤPより小さく設定
されている。また、撹拌部材27及び掻き取り部材28も帯
電ローラ22との間の抵抗値は磁性粒子21を介して十分低
い値になるよう近接して設けられる。この構成により、
帯電ローラ22とその周囲の部材はほぼ同電位となり交流
バイアス電圧の漏洩がなく特に交流電圧成分の減衰を防
止することができた。これにより安定した振動電界を形
成したことと、前記主磁極23ａを帯電領域中央の±15°
好ましくはθ＞０の範囲に設置し磁気ブラシ21Ａの穂を
寝かせた結果、磁気ブラシ21Ａからの電荷注入の効率を
向上させ、かつ帯電領域を広げ、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た。

【００５１】

【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、帯電装置は前記説明した３
種類の構成により交流バイアス電圧特にその交流成分の
漏洩を防止したので、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安定に形成することがで
き、帯電ムラの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ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である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】本発明の他の実施例の帯電装置を示す断面図で
ある。

【図４】本発明のさらに他の実施例の帯電装置を示す断
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。

【符号の説明】

10 感光体ドラム（像形成体） 20Ａ，20Ｂ，20Ｃ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（収容容器） 26 規制板（規制手段） 27 撹拌部材 28 掻き取り部材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、前記磁性粒子の収容容器及び前記磁気ブラシの規制手段
は絶縁性部材を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記搬送担体に近接配置した前記磁性粒
子の撹拌部材あるいは掻き取り部材は絶縁性部材を用い
ることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】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、前記磁性粒子の規制手段として導電性部材を用いると共
に、前記搬送担体と規制手段は導通手段により等電位に
設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】前記搬送担体に近接配置した前記磁性粒
子の撹拌あるいは掻き取り部材は前記搬送担体と導通手
段により等電位に設定することを特徴とする請求項３の
画像形成装置。
【請求項５】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、前記磁気ブラシの規制手段は前記搬送担体と導通する距
離に配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】前記搬送担体に近接配置した前記磁性粒
子の撹拌部材あるいは掻き取り部材は前記搬送担体と導
通する距離に配置することを特徴とする請求項５の画像
形成装置。