JPH06230650A

JPH06230650A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06230650A
Application number: JP5014082A
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: 1993-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1994-08-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】像形成体への磁性粒子による傷付けやトナー
による汚れ、及び磁気ブラシユニットの間隙を安定に保
持することのできる画像形成装置を提供する。【構成】外周に磁性粒子の磁気ブラシを形成しこの磁
気ブラシによって振動電界下で帯電及び現像を行う帯電
スリーブ22と、現像スリーブ31を備えた画像形成装置で
あって、その画像形成手段幅、枠消去光除電幅、クリー
ニング幅等の間に、転写幅Ｄ4＜現像幅Ｄ3＜帯電幅Ｄ2
＜枠消去光除電幅Ｄ6＜クリーニング幅Ｄ5＜感光有効幅
Ｄ1とし、また、各磁気ブラシユニットの間隙保持手段
であるローラ36,37の像形成体への当接位置を異なるよ
うに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導電性
の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4-218
73号、特開平4-116674号公報に開示されている。

【０００６】また、現像手段としても磁気ブラシを用い
た現像器が均一な非接触現像が行えるので多く用いられ
ている。

【０００７】さらに上述の帯電装置及び現像器の磁性粒
子の搬送担体と像形成体とは一定の間隙を保持して回転
する必要がある。このために図２に示すように搬送担体
である帯電スリーブ22及び現像スリーブ31の両側端に搬
送担体の直径より所定量大きい直径を有する間隙保持手
段であるコロ36，37を設けて各搬送担体が像形成体に対
して正確に一定の間隙を保持するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記磁気ブラシによる
帯電装置及び現像器を用いる画像形成装置においては、
（１）前記搬送担体の側端部の磁性粒子やトナーが像形
成体上に残留し易く、クリーニング時に像形成体の感光層を傷付け、トナー汚
れが発生するなどの問題点、（２）像形成体の前記コロの当接する部分は複数のコロ
が当接するため像形成体が削り取られたり、トナーなど
が像形成体に融着して正確な間隙維持ができなくなると
いう問題点があった。

【０００９】本発明はこれらの点を解決して、（１）像
形成体への磁性粒子やトナーの付着がなく、像形成体の
傷付きを防止し、安定した均一な帯電、現像を行うこと
のできる画像形成装置。（２）像形成体と磁性粒子の搬
送担体との間隙を長期間安定に維持し、安定した均一な
画像形成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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的の（１）に対し
ては、像形成体周囲に複数の磁気ブラシユニットを含む
画像形成手段を配置した画像形成装置において、前記画
像形成手段のそれぞれの前記像形成体に接触する幅が、
磁気ブラシ帯電幅に対し、転写幅＜磁気ブラシ帯電幅＜クリーニング幅であることを特徴とする画像形成装置によって達成さ
れ、前記目的の（２）に対しては、像形成体周囲に複数
の磁気ブラシユニットを含む画像形成手段を配置した画
像形成装置において、前記磁気ブラシユニットの間隙保
持手段の前記像形成体に当接する位置が前記磁気ブラシ
ユニットの各々において異なることを特徴とする画像形
成装置によって達成される。

【００１１】

【作用】本発明においては、転写幅が磁気ブラシ帯電幅
より小さく、クリーニング幅を磁気ブラシ帯電幅より大
きくしたので、現像及び転写時に磁性粒子が像形成体に
押圧されることがなく、転写時に転写画面をトナーで汚
すことがなく、クリーニングによってトナー及び磁性粒
子は残らず清掃される。また前記間隙保持手段の像形成
体に当接する位置が異なり、同一位置に集中しないの
で、当接位置の削れやトナー融着が長期間発生しない。

【００１２】

【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。

【００１３】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、ＬＥＤアレイからなる光除電器であ
る枠消去器11、露光装置からの像光Ｌの入射する露光部
12、構成が同一の現像器30Ａ，30Ｂ、転写ローラ13、磁
性粒子回収用の例えばゴム磁石からなる磁性粒子回収部
材14、クリーニング装置50等が設けられている。現像器
30Ａと現像器30Ｂは同一構成の現像器で収納した現像剤
が例えば黒色、赤色と異なり、画像形成時操作パネルの
指定ボタンによる指定によってどちらか一方が作動させ
られる。

【００１４】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、後述する磁気ブラシユニットの一つで
ある帯電装置20により一様に帯電され通過する。枠消去
器11によって不要帯電部分の光除電による枠消去が行わ
れ、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。

【００１５】他の磁気ブラシユニットである現像器30
Ａ,30Ｂ内には帯電装置20に用いられるものと共通の磁
性粒子とトナーとからなる異なる色の二成分現像剤があ
って撹拌スクリュー331,332によって撹拌されたのち、
マグネットローラ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、操作
パネルにおいて指定された現像器30A又は30Bの内の一つ
の現像スリーブ31には所定の交流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正規
又は反転現像が行われトナー像が形成される。

【００１６】本実施例では現像剤のキャリヤとして用い
られる磁性粒子は帯電装置20の磁性粒子と共通に用いら
れるので導電性があり、高い交流バイアス電圧を印加す
ると感光体ドラム10へ過電流が流れ感光体ドラム10の感
光層を破壊することがある。このため、例えば現像のバ
イアス電源を帯電のバイアス電源と共通にする場合は、
交流バイアス電圧の最大電圧をＶp、帯電スリーブ22と
感光体ドラム10との間隙をＤc、現像スリーブ31と感光
体ドラム10との間隙をＤdとするとき、Ｖp／Ｄc＞Ｖp
／ＤdとなるようＤc＞Ｄdとして、現像の振動電界の強
さを帯電の振動電界の強さより小さくすることによって
過電流の発生と感光体ドラム10の破壊を防止することが
できる。

【００１７】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。

【００１８】前記枠消去器11は反転現像を行う装置にお
いては省略可能である。

【００１９】次に本発明の実施例の帯電装置20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。

【００２０】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以下さらに15μm以下で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。

【００２１】以上から、磁性粒子の粒径は、平均粒径
（平均重量）が150μm以下15μm以上、特に100μm以下3
0μm以上であることが好ましい。

【００２２】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。

【００２３】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。すなわち、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。

【００２４】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10⁶
Ω・cm以上10¹⁰Ω・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。

【００２５】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、特に40〜80emu/gを用いると好結果が得られること
が判明した。

【００２６】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10⁶Ω・cm以上10¹⁰Ω・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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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スリーブの内部に複
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、導電性帯電スリーブ
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。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。

【００３０】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スリーブから構成され
るものに限らず、帯電スリーブ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。

【００３１】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。

【００３２】そして、搬送担体と像形成体との間隙Ｄc
は0.1mm≦Ｄc≦10mmが好ましく、さらに好ましくは0.2m
m≦Ｄc≦５mmが好ましい。搬送担体と像形成体の表面間
隙Ｄc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Ｄc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Ｄc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Ｄc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
c）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。

【００３３】帯電を均一でかつ高速で安定に行なうには
300 ≦ Ｗ／Ｄc ≦ 3,000（mg/cm³)の条件が重要であっ
た。Ｗ／Ｄc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。

【００３４】Ｄc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。

【００３５】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／Ｄc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／Ｄc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。

【００３６】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。

【００３７】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Ｄc（cm）とした時、
Ｗ／Ｄcを300mg／cm³ ＜Ｗ／Ｄc ＜ 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／c
m³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。

【００３８】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Ｄc（cm）とするとき、300 ≦ Ｗ／Ｄc ≦ 3,000（mg
／cm³）であることが好ましい条件である。

【００３９】図５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
つ導電性の金属からなる磁性粒子21の搬送担体である帯
電スリーブ、23は帯電スリーブ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２に示すよう
に周縁に帯電スリーブ22の表面で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
磁極のうち感光体ドラム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。

【００４０】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、帯電スリーブ22と感光体ドラ
ム10との最近接した帯電領域の位置、すなわち感光体ド
ラム10の中心と帯電スリーブ22の中心を結ぶ中心線の両
側にあって、帯電スリーブ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θ＞０°すなわち、中心線
より上流側）の範囲にあるのが好ましいことが判明し
た。

【００４１】帯電スリーブ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との対向位置での間隙Ｄ
cは0.5〜1.0mm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。

【００４２】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スリーブ22
と磁石体23が配置されている。また、26はケーシング25
の出口に設けられた帯電スリーブ22に付着して搬送され
る磁性粒子21の量の規制手段である規制板、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
体からなる撹拌部材、28は帯電スリーブ22から磁性粒子
21を掻き取る掻き取り部材で、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。前記規制板26と帯電スリーブ
22との間隙は磁性粒子21の搬送量すなわち、帯電領域に
おける帯電スリーブ22上の磁性粒子21の存在量が10〜30
0mg/cm²、特に好ましくは30〜150mg／cm²となるよう調
整される。帯電領域では感光体ドラム10と帯電スリーブ
22との間隙Ｄc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。

【００４３】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。

【００４４】24は前記帯電スリーブ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、帯電ス
リーブ22はこのバイアス電源24を介して接地されてい
る。

【００４５】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、帯電スリーブ22と感光体
ドラム10との間の間隙Ｄc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Ｄcが0.1〜
５mmに保持されるとき、帯電すべき電圧とほぼ同じ−50
0Ｖ〜−1,000Ｖの直流成分に、ピーク値間電圧
(Ｖ_C ^P-P）200〜3,500Ｖ、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Ｒ1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。

【００４６】次に前述した帯電装置20の動作について説
明する。

【００４７】感光体ドラム10を矢示方向に回転させなが
ら帯電スリーブ22を矢示同方向に感光体ドラム10の周速
度の1.2倍の周速度で回転させると、帯電スリーブ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
より帯電スリーブ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
21Ａは帯電スリーブ22の回転方向に搬送されて帯電領域
に達して適度に圧縮され感光体ドラム10の感光体層10ａ
に接触し摺擦する。帯電スリーブ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上に電荷を注入
することによる帯電が行われる。この場合、前記主磁極
23ａを帯電領域中央の±15°（好ましくは上流側15°）
の範囲に設置したので磁気ブラシ21Ａの穂先が寝て帯電
領域を広げ安定に振動電界が形成され帯電効率が向上す
る。

【００４８】なお、以上の実施例において、帯電スリー
ブ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３に示した。

【００４９】図３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３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。

【００５０】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、抵抗率及び磁化率はそれぞれ40〜60μm、10⁴〜10
¹⁰Ω・cm、40〜80emu／gに調整され、現像に用いる磁性
粒子と共通になっていて、トナーとの摩擦帯電量はトナ
ー濃度５％の条件で−10μC/gである。

【００５１】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
成体を回転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。

【００５２】また、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。

【００５３】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の回転時に帯電スリー
ブ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。

【００５４】次ぎに現像装置30について説明する。

【００５５】34は前記現像スリーブ31にバイアス電圧を
付与するバイアス電源で、現像スリーブ31はこのバイア
ス電源34を介して接地されている。

【００５６】前記バイアス電源34は帯電電圧より少し低
い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、現像スリーブ31と感光体
ドラム10との間の間隙Ｄ_dの大きさ、感光体ドラム10を
現像する現像条件等によって異なるが、間隙Ｄdが0.1〜
５mmに保持されるとき、帯電すべき電圧より50〜200Ｖ
低い−500Ｖ〜−1,000Ｖの直流成分に、ピーク値間電圧
(Ｖ_d ^P-P）200〜3,500Ｖ、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Ｒ2を介して供
給することにより、好ましい現像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。

【００５７】なお、現像用のピーク値間電圧(Ｖ_d ^P-P）
は帯電用ののピーク値間電圧(Ｖ_c ^P-P）より小さくする
ことが帯電と現像の両者の条件を満足するので好まし
い。この好ましい条件はその比が２〜５倍である。

【００５８】磁気ブラシ帯電においては、帯電領域の端
部においては磁気ブラシが疎になるために、帯電が十
分行なわれず不均一になり易い、磁性粒子が付着し易
い現象が起こる。それ故、この磁性粒子を除去するため
と、クリーニング幅を帯電幅より広げることが好まし
い。又転写時にこの磁性粒子が転写紙へと移動したり、
転写手段へと移動するのを防ぐために、転写幅は、磁気
ブラシ帯電幅より小さいことが望ましい。

【００５９】又、現像幅は、帯電部での不均一性や磁性
粒子の現像機への混入を防ぐために帯電幅より小さいこ
とが望ましい。

【００６０】すなわち、以上のような画像形成装置にお
いて、まず、クリーニング装置50のクリーニングブレー
ド51によるクリーニング幅Ｄ5、帯電装置20による磁気
ブラシ帯電幅である帯電幅Ｄ2、現像器30A又は30Bによ
る磁気ブラシ現像幅である現像幅Ｄ3及び転写ローラ13
による転写幅Ｄ4は図２に示すように、転写幅Ｄ4＜現像幅Ｄ3＜帯電幅Ｄ2＜クリーニング幅Ｄ5 となるよう設定されていて、帯電スリーブ22及び現像ス
リーブ31の間隙保持手段であるローラ36及び37は感光体
ドラム10に異なる位置で当接するように設定されてい
る。

【００６１】また、感光体ドラムの回転に伴うローラ3
6，37等の当接位置を同じにした場合は、感光体ドラム
はキズ、変形、トナー付着などの影響を受け易く、その
間隙維持が困難となる。このため、２つの現像器30A，3
0Bのローラ26,27は図４に示すように感光体ドラム10に
当接する面は一部が直径を大きくした突起部36a,37aが
設けられ、ローラ36，37ではそれぞれ内側、外側になる
よう取り付けられ現像幅は等しく間隙保持手段のローラ
36,37の感光体ドラム10に当接する位置が異なるように
されている。現像器の数が多く例えば３組の場合はそれ
ぞれのローラ37の内側、中央、外側に突起部37aを異な
る位置に設けて当接位置が異なるようにされる。この様
にすることにより、間隙維持の安定性を向上させること
ができる。

【００６２】さらに、枠消去器11による枠消去光除電幅
Ｄ6、板状の磁石部材を感光体ドラム10に近接配置した
磁性粒子回収部材14による磁性粒子回収幅Ｄ7（Ｄ7はク
リーニング幅Ｄ5と同じとする)は、感光体ドラム10の感
光有効幅Ｄ1に対し、枠消去光除電幅Ｄ6＜磁性粒子回収幅Ｄ7＜感光有効幅Ｄ
1 となるように設定されている。この結果それぞれの幅は
図３に示す関係になる。なお、枠消去光除電幅Ｄ6は反
転現像の場合は、Ｄ3より大きく、正規現像の場合は、
Ｄ3より小さく、Ｄ4より大きく設定するのが好ましい。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、以上説明したように、
転写幅Ｄ4＜現像幅Ｄ3＜帯電幅Ｄ2＜枠消去光除電幅Ｄ6
＜クリーニング幅Ｄ5＜感光有効幅Ｄ1としたので帯電時
に発生し易い磁性粒子の帯電スリーブ側端部での像形成
体への付着があっても現像、転写時に像形成体を傷つけ
ることがなく、同様に現像時の現像スリーブ側端部での
トナー付着も記録画像を汚すことがなく安定した帯電、
現像が行われる画像形成装置を提供できる。

【００６４】また、各ユニットの間隙保持手段の像形成
体への当接位置を異なるようにしたので、像形成体の間
隙保持手段の当接位置の削れやトナー融着が長期間発生
しないで、像形成体と磁性粒子の搬送担体との間隙を長
期間安定に維持し、安定した均一な画像形成を行う画像
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】本発明のクリーニングブレード、帯電スリー
ブ、現像スリーブの配設位置の一例を示す斜視図であ
る。

【図３】本発明の画像形成手段幅、枠消去光除電幅、ク
リーニング幅等を示す展開図である。

【図４】複数の現像手段の間隙保持手段の形状の一例を
示す正面図である。

【図５】図１の帯電装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図６】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） 14 磁性粒子回収部材 20 帯電装置 21 磁性粒子 21Ａ磁気ブラシ 22 帯電スリーブ（搬送担体） 23 磁石体 24 バイアス電源 30Ａ,30Ｂ現像器 31 現像スリーブ（搬送担体） 36,37 ローラ（間隙保持手段） 36a,37a 突起部Ｒ保護抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 21/00 １１８ (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】像形成体周囲に複数の磁気ブラシユニッ
トを含む画像形成手段を配置した画像形成装置におい
て、前記画像形成手段のそれぞれの前記像形成体に接触する
幅が、磁気ブラシ帯電幅に対し、転写幅＜磁気ブラシ帯電幅＜クリーニング幅であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記磁気ブラシ帯電幅は磁気ブラシ現像
幅より大であることを特徴とする請求項１の画像形成装
置。
【請求項３】前記磁気ブラシ帯電幅は、枠消去光除電
幅より小であることを特徴とする請求項２の画像形成装
置。
【請求項４】前記磁気ブラシ帯電幅は、磁性粒子回収
幅より小であることを特徴とする請求項１の画像形成装
置。
【請求項５】像形成体周囲に複数の磁気ブラシユニッ
トを含む画像形成手段を配置した画像形成装置におい
て、前記ユニットの間隙保持手段の前記像形成体に当接
する位置が前記ユニットの各々において異なることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項６】前記磁気ブラシユニットは帯電手段と現
像手段であることを特徴とする請求項５の画像形成装
置。
【請求項７】前記磁気ブラシユニットは複数の現像手
段であることを特徴とする請求項５の画像形成装置。