JPH06314015A

JPH06314015A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06314015A
Application number: JP10445993A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田; Kunio Shigeta; 邦男重田; Yukie Hosogoezawa; 幸恵細越澤; Hiroyuki Nomori; 弘之野守; Masakazu Fukuchi; 真和福地
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】磁性粒子の像形成体への付着や帯電ムラがな
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。【構成】帯電スリーブの外周に付着した磁性粒子から
なる磁気ブラシ21Ａにより、感光体ドラム10の帯電を行
う画像形成装置であって、正規現像を行う場合は、この
交流バイアス電圧下で前記像形成体の帯電を行った時の
帯電電位の絶対値が前記直流成分の電圧の絶対値より低
くなるようにし、前記帯電器に用いられる磁性粒子中の
トナーの帯電極性は前記直流成分の極性と同じくし、前
記現像器30中のトナーの帯電極性は前記帯電器20のバイ
アス電圧の直流成分の極性と反対にし、また、反転現像
を行う場合は、その磁性粒子中のトナーの帯電極性は上
記正規現像の場合と同様で、前記現像器30中のトナーの
帯電極性は前記帯電器20のバイアス電圧の直流成分の極
性と同じにしたことを特徴とする。

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。即ち、帯電領域において前記円筒状の磁性粒
子搬送担体表面上の磁性粒子は磁力線に沿って鎖状のい
わゆる磁気ブラシになり、この磁気ブラシを通して電荷
を像形成体に注入し帯電が行われていた。ところが、こ
の磁気ブラシには現像剤のトナーが混入し易く、そのた
め磁気ブラシの抵抗が高くなり、電荷注入が不完全とな
って帯電不良による帯電ムラや磁性粒子の像形成体への
付着が発生するという問題点があった。

【０００７】本発明はこれらの点を解決して、磁性粒子
の像形成体への付着や帯電ムラがなく、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、正規現像を
行う画像形成装置については、像形成体に対し、磁性粒
子からなる磁気ブラシを接触させ帯電を行う帯電器を有
する電子写真式の画像形成装置において、前記帯電器の
磁気ブラシに印加するバイアス電圧は、直流成分に交流
成分を重畳した交流バイアス電圧であり、この交流バイ
アス電圧下で前記像形成体の帯電を行った時の帯電電位
の絶対値が前記直流成分の電圧の絶対値より低くなるよ
うにし、前記帯電器に用いられる磁性粒子中のトナーの
帯電極性を前記直流成分の極性と同じくし、現像器中の
トナーの帯電極性は前記帯電器のバイアス電圧の直流成
分の極性と反対にした正規現像を行う現像器であること
を特徴とする画像形成装置によって達成される。

【０００９】なお、前記現像器に用いられるキャリア粒
子と前記帯電器に用いられる磁性粒子のトナーに対する
帯電極性は、互いに反対とし、また、前記直流成分の電
圧をＶ_DCとし、前記帯電電位をＶ_Sとするとき、20Ｖ≦
（｜Ｖ_DC｜−｜Ｖ_S｜）≦400Ｖであることを特徴とする
前記画像形成装置は好ましい実施態様である。

【００１０】また、反転現像を行う画像形成装置につい
ては、像形成体に対し、磁性粒子からなる磁気ブラシを
接触させ帯電を行う帯電器を有する電子写真式の画像形
成装置において、前記帯電器の磁気ブラシに印加するバ
イアス電圧は、直流成分に交流成分を重畳した交流バイ
アス電圧であり、この交流バイアス電圧下で前記像形成
体の帯電を行った時の帯電電位の絶対値が前記直流成分
の電圧の絶対値より低くなるようにし、前記帯電器に用
いられる磁性粒子中のトナーの帯電極性を前記直流成分
の極性と同じくし、現像器中のトナーの帯電極性は前記
帯電器のバイアス電圧の直流成分の極性と同じにした反
転現像を行う現像器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る。

【００１１】なお、前記現像器に用いられるキャリア粒
子と前記帯電器に用いられる磁性粒子のトナーに対する
帯電極性は、互いに同じとし、また、前記直流成分の電
圧をＶ_DCとし、前記帯電電位をＶ_Sとするとき、20Ｖ≦
（｜Ｖ_DC｜−｜Ｖ_S｜）≦400Ｖであることを特徴とする
前記画像形成装置は好ましい実施態様である。

【００１２】

【作用】本発明においては、画像形成装置の像形成体の
帯電電位の絶対値は帯電器のバイアス電圧の直流成分の
絶対値より小さくされ、帯電器に用いられる磁性粒子中
のトナーの帯電極性はバイアス電圧の直流成分の極性と
同じくされているので、帯電器内の磁性粒子中へのトナ
ーの混入を防止できる。

【００１３】

【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。

【００１４】（実施例１）図１は本発明の帯電装置を用
いた画像形成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、除電器11、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1
3、クリーニング装置50等が設けられている。

【００１５】除電器11は例えばＬＥＤアレイから成り、
制御部の制御によって駆動されて、感光体ドラム10の表
面の任意の部分の帯電を消去する。

【００１６】図示例の現像器30は、その内部に磁性粒子
からなるキャリアとトナーとからなる２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て矢印方向
に搬送し、現像スリーブ31に感光体ドラム10の帯電と逆
極性のバイアス電圧をかぶり防止用として印加して正規
現像を行う磁気ブラシ現像器であるが、１成分現像剤を
用いるものでも良く、特に現像スリーブ31上に感光体ド
ラム10と非接触の現像剤層を形成して搬送し、現像スリ
ーブ31に印加するバイアス電圧に交流成分も加えて、現
像スリーブ31が感光体ドラム10に近接する現像域で現像
剤層からトナーを飛翔させて静電像に付着させる非接触
現像を行うものが好ましい。

【００１７】本実施例のプロセスの基本動作は、図示し
ない操作部よりプリント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。その後感光体ドラム10上の像光Ｌの入射領域
外の枠部分の帯電は除電器11によって除去される。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。

【００１８】この静電潜像は前記現像器30が感光体ドラ
ム10の帯電と逆極性に帯電したトナーによって正規現像
されトナー像となる。

【００１９】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。

【００２０】次に本発明の実施例の帯電装置20を説明す
る前に、それに用いられる磁性粒子の粒径及び磁性粒子
の搬送担体の一般条件について説明する。

【００２１】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200μm
以下でその効果が現れ初め、特に150μm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感光体ドラム10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。

【００２２】以上から、磁性粒子の粒径は平均粒径（重
量平均）が200μm以下、特に好ましくは150μm以下30μ
m以上であることが好ましい。

【００２３】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。

【００２４】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、感光体ドラム10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。

【００２５】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10⁵
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、感光体ドラム10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
圧による感光体ドラム10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。

【００２６】さらに、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。

【００２７】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10⁵Ω・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。

【００２８】以上が磁性粒子についての一般条件であ
り、次に粒子層を形成して感光体ドラム10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５〜30μm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
溶射あるい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感
光体ドラム10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、感光体ドラム10の移動
速度と殆ど同じか、それよりも遅いことが好ましい。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】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感光体ドラ
ム10への接触に不完全な部分を生じ磁性粒子の感光体ド
ラム10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、特に好ましくは30〜150
mg/cm²であることが判明した。なお、この存在量は、磁
気ブラシの帯電領域における平均値である。

【００３１】そして、搬送担体と感光体ドラム10との間
隙Ｄsdは0.1〜5.0mmが好ましい。搬送担体と感光体ドラ
ム10の表面間隙Ｄが0.1mm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領域に
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Ｄsdが5.0mm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
感光体ドラム10の間隙Ｄsd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Ｄsdが0.1〜5.0mm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
ラシの穂も均一に形成される。さらに、搬送量（Ｗ）と
間隙（Ｄsd）は、帯電を均一かつ高速で安定に行なうに
は300 ≦ Ｗ／Ｄsd ≦ 3,000（mg/cm³)の関係が満足さ
れることが必要で、Ｗ／Ｄsd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。

【００３２】Ｄsd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、撹乱を受けながら感光体ドラム10
を対向していることになる。

【００３３】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／Ｄsd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／Ｄsd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。

【００３４】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重量％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。

【００３５】図２は図１の帯電装置の一実施例を示す拡
大断面図である。図において、21は磁性粒子、21Ａは磁
気ブラシ、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。帯電スリ
ーブ22は直径が５〜30mmであり磁石体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0.5〜5.0
mm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0.1〜1.0倍の周速度で回転させられる。帯電部での磁
極角度は、像形成体との最近接位置より、上流側にθ₁
＝５〜30°に設定することが好ましい。又、帯電部出口
が均一な層形成状態で離れて行くために下流側にθ₂＝1
0〜40°とすることが好ましい。又さらにθ₂＞θ₁の条
件が好ましい。

【００３６】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を均一に撹拌するための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
10〜300mg/cm²、特に好ましくは30〜150mg／cm²となる
よう調整される。

【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。

【００３９】前記バイアス電源24は直流成分に交流成分
を重畳した交流バイアス電圧を保護抵抗Ｒを介して帯電
スリーブ22に供給する電源で、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】直流成分及び交流成分の大きさは、帯電ス
リーブ22と感光体ドラム10との間の間隙Ｄsdの大きさ、
感光体ドラム10を帯電する帯電電圧Ｖ_S等によって異な
るが、通常間隙Ｄsdが0.1〜5.0mmに保持されるとき、直
流成分の電圧Ｖ_DCは帯電すべき電圧Ｖ_Sとほぼ同じ−500
Ｖ〜−1,000Ｖ、交流成分はピーク間電圧(Ｖ_P-P）200〜
3,500Ｖ、周波数0.3〜10ＫHzとするのが好ましい。

【００４１】帯電スリーブ22に印加する好ましい交流成
分の周波数と電圧を示すと図３に示すようになる。図３
で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、
交流成分のピーク間電圧（Ｖ_p-p）の変化によって多少
変化する。なお、交流成分の波形は、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。

【００４２】本実施例では特に、交流成分相当するピー
ク間電圧の大きさを、この交流バイアス電圧下で感光体
ドラム10の帯電を行った時の帯電電位の絶対値が前記直
流成分の電圧の絶対値より低くなるように、すなわち｜
Ｖ_DC｜＞｜Ｖ_S｜となるようにされる。

【００４３】これは、横軸に交流バイアス電圧のピーク
間電圧（Ｖ_P-P）、縦軸に感光体ドラム10の帯電電位の
絶対値｜Ｖ_S｜をとり、交流バイアス電圧の直流成分の
電圧Ｖ_DCをパラメータとして、ピーク間電圧（Ｖ_P-P）
と帯電電位の絶対値（｜Ｖ_S｜）の関係を示すと図４
（ａ）のようになる。すなわち、ピーク・ピーク電圧が
大きくなるに従い帯電電位の絶対値は大きくなり、ピー
ク間電圧が所定の閾値（Ｖ_P-P)thで帯電電位Ｖ_Sは、そ
れぞれのバイアス電圧の直流成分の値Ｖ_DC1あるいはＶ
_DC2と略等しい値で飽和し、それ以上ピーク間電圧を大
きくしても帯電電位は変化しないという特性がある。

【００４４】これによってＶ_P-P＜（Ｖ_P-P)thとするこ
とによって|Ｖ_DC|＞|Ｖ_S|とすることができる。従っ
て、前記帯電器20に用いられる磁性粒子はその中にトナ
ーが混入して摩擦帯電するときの帯電極性は前記直流成
分の極性と同じくなるようにされているので、トナーは
前記電位差（|Ｖ_DC|−|Ｖ_S|）により感光体ドラム10に
移動し磁気ブラシ21Ａに混入することがなくなる。

【００４５】実験の結果、前記直流成分電圧の絶対値|
Ｖ_DC|は、トナーを磁気ブラシ21Ａから感光体ドラム10
へ移動させるには、帯電電位の絶対値|Ｖ_S|より20Ｖ大
きいことが必要で、また帯電の均一性及び磁性粒子21の
感光体ドラム10への付着を防止するには400Ｖ以下であ
ることが必要であった。すなわち 20Ｖ≦（|Ｖ_DC|−|
Ｖ_S|）≦400Ｖとすることによって、磁性粒子21の感光
体ドラム10への付着とトナーの磁気ブラシ21Ａへの混入
を防止できる。

【００４６】さらに、前記現像器30中のトナーの帯電極
性は帯電器20のバイアス電圧の直流成分の極性と反対に
した正規現像を行う現像器30を使用し、現像器30が２成
分現像剤を用いる場合、現像器30に用いられる現像剤の
キャリアと、帯電器20の磁性粒子はトナーに対する帯電
極性は互いに反対となるよう材料の磁性体や樹脂の種類
を選択するようにしているのでトナーが磁気ブラシ21Ａ
に混入することが防止される。

【００４７】次に上記帯電装置20の動作について説明す
る。

【００４８】負帯電の感光体ドラム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0.1〜0.2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感光体ドラム10の感光体層10ａに
接触・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からなる磁気ブラシ21Ａを経て感光体
層10ａに電荷が注入されて帯電が行われる。この場合特
に、交流バイアス電圧を印加することにより振動電界を
形成したことと、感光体層10ａの帯電電位の絶対値を前
記交流バイアス電圧の直流成分電圧の絶対値より小さく
したので、感光体ドラム10への磁性粒子の付着を防止
し、低いバイアス電圧による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ようになった。

【００４９】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重量％の条件でトナーが
−５μC/gである。

【００５０】なお、帯電停止時は本実施例の帯電装置20
を用いて感光体ドラム10の除電をすることが好ましい。
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、直流成分を零とし
交流成分のみを印加して感光体ドラム10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する。その
後、帯電スリーブ及び感光体の回転を停止する。なお、
帯電開始時は、上記と逆の順に行う。すなわち、帯電ス
リーブ及び感光体の回転後、交流成分、次に直流成分の
順に印加していく。

【００５１】（実施例２）本実施例は反転現像を行う画
像形成装置に関するものである。その構成は図１及び図
２に示す図から除電器11を除くと全く同じである。すな
わち、除電器11は反転現像を行う場合、磁気ブラシ帯電
装置20による帯電が現像器30に用いられているトナーの
帯電と同極性で、感光体ドラム10の表面の像光Ｌが入射
した部分にトナーが付着させられるので不要となる。ま
た、反転現像の場合は現像器30のバイアス電圧の直流成
分はトナーの静電潜像への付着促進用として感光体ドラ
ム10の帯電電位と同極性となるほかは全く同じであるの
で詳細な説明は省略する。

【００５２】本実施例においたは、帯電器20に用いられ
る磁性粒子21はトナーを摩擦帯電により前記交流バイア
ス電圧の直流成分Ｖ_DCの極性と同じ極性に帯電させる材
質が選択される。従って、現像器30が２成分現像剤を用
いる場合は、現像器30に用いられるキャリア粒子と帯電
器20に用いられる磁性粒子21のトナーに対する帯電極性
は互いに同じになる。これにより、帯電装置20から帯電
時トナーを排出することがあっても排出されたトナーは
反転現像であるので同一極性となり、現像部で現像バイ
アスにより回収され画像のカブリが防止できることにな
り好都合である。

【００５３】本実施例においても実施例１と同様、交流
成分のピーク・ピーク電圧の大きさを、この交流バイア
ス電圧下で感光体ドラム10の帯電を行った時の帯電電位
の絶対値が前記直流成分の電圧の絶対値より低くなるよ
うに、すなわち｜Ｖ_DC｜＞｜Ｖ_S｜となるようにされ
る。これは実施例１において説明したと同様に、Ｖ_P-P
＜（Ｖ_P-P)thとすることによって|Ｖ_DC|＞|Ｖ_S|とする
ことができる。従って、前記帯電器20に用いられる磁性
粒子はその中にトナーが混入して摩擦帯電するときの帯
電極性は前記直流成分の極性と同じくなるようにされて
いるので、トナーは前記電位差（|Ｖ_DC|−|Ｖ_S|）によ
り感光体ドラム10に移動し磁気ブラシ21Ａより排出され
ることになる。

【００５４】ここで、前記直流成分電圧の絶対値は、前
記実施例１と同じ理由により帯電電位の絶対値より20〜
400Ｖの範囲内で大きいこと、すなわち20Ｖ≦（|Ｖ_DC|
−|Ｖ_S|）≦400Ｖであることが好ましい。

【００５５】以上のような構成により画像形成実験を行
った結果、１万回の画像形成後においても帯電ムラのな
い良質の画像が得られた。

【００５６】（実施例３）本実施例は、磁性粒子とし
て、ノンコートの球形フェライトを用いた以外は実施例
１と同じ画像形成装置を用いた。この磁性粒子の外形は
真球で粒径100μm、比抵抗10⁷Ω・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重量％の条件で、
トナーが−30μc/gである。

【００５７】横軸に交流バイアス電圧のピーク間電圧
（Ｖ_p-p）、縦軸に感光体ドラム10の帯電電位の絶対値
（Ｖｓ）をとり、交流バイアス電圧の直流成分の電圧Ｖ
_DCをバラメータとしてピーク間電圧（Ｖ_p-p）と帯電電
位の絶対値（│Ｖ_S│）の関係を示すと図４（ａ）と類
以して図４（ｂ）のようになる。

【００５８】すなわち、ピーク間電圧が大きくなるに従
って帯電電位の絶対値は大きくなり、ピーク間電圧が所
定の閾値（Ｖ_P-P）thでそれぞれのバイアス電圧の直流
成分の値Ｖ_DC1あるいはＶ_DC2と近い値で飽和して、それ
以上ピーク間電圧を大きくしても帯電電位は変化しない
という特性が得られた。

【００５９】図４（ｂ）と図４（ａ）とのちがいは閾値
（Ｖ_p-p）th以上でも直流成分│Ｖ_DC1│と帯電電位│Ｖ
_S│との間に電位差が生じていることである。従って本
実施例では閾値（Ｖ_p-p）th以上のピーク間電圧Ｖ_p-pに
おいてもトナーの感光体へ移行させることができる。こ
の電位差が生じる理由としては、磁性粒子と像形成体と
の摺擦による摩擦帯電が考えられる。

【００６０】ここで、直流成分電圧の絶対値は、前記実
施例と同じ理由により、帯電電位の絶対値より20〜400
Ｖの範囲内で大きいこと、すなわち、20Ｖ≦（│Ｖ_DC│
−│Ｖ_S│）≦400Ｖであることが好ましい。

【００６１】以上のような構成により画像形成実験を行
った結果、１万回の画像形成においても帯電ムラのない
良質の画像が得られた。

【００６２】又、本実施例は、反転現像を行う実施例２
の画像形成装置にも同様に適用できる。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、印加する交流バイアス
電圧のピーク間電圧Ｖ_p-pの値を選択したり、感光体と
の摩擦帯電特性の利用により、像形成体電位と交流バイ
アス電圧の直流成分との間に電位差を生じさせ、帯電器
への磁性粒子へのトナーの混入を防ぐため磁気ブラシの
電気抵抗が高くなることがないので、磁性粒子の像形成
体への付着が発生せず、電荷の注入が十分に行われて帯
電ムラがなく、オゾン発生の少ない極めて安定した帯電
を高速で均一に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一実施例の概要を示す
断面図である。

【図２】図１の帯電装置の構成を示す拡大断面図であ
る。

【図３】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４】ピーク間電圧と帯電電位の絶対値の関係を示す
図で、（ａ）はＶ_p-pが高い時は、Ｖ_DCがＶ_Sに近似の場
合、（ｂ）はＶ_p-pが高くてもＶ_pc＞Ｖ_Sとなる場合を示
す。

【符号の説明】

10 感光体ドラム（像形成体） 20 帯電器（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 30 現像器Ｒ保護抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体に対し、磁性粒子からなる磁気
ブラシを接触させ帯電を行う帯電器を有する電子写真式
の画像形成装置において、前記帯電器の磁気ブラシに印加するバイアス電圧は、直
流成分に交流成分を重畳した交流バイアス電圧であり、
この交流バイアス電圧下で前記像形成体の帯電を行った
時の帯電電位の絶対値が前記直流成分の電圧の絶対値よ
り低くなるようにし、前記帯電器に用いられる磁性粒子中のトナーの帯電極性
を前記直流成分の極性と同じくし、現像器中のトナーの帯電極性は前記帯電器のバイアス電
圧の直流成分の極性と反対にした正規現像を行う現像器
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記現像器に用いられるキャリア粒子と
前記帯電器に用いられる磁性粒子のトナーに対する帯電
極性は、互いに反対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】前記直流成分の電圧をＶ_DCとし、前記帯
電電位をＶ_Sとするとき、 20Ｖ≦（｜Ｖ_DC｜−｜Ｖ_S｜）≦400Ｖ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４】像形成体に対し、磁性粒子からなる磁気
ブラシを接触させ帯電を行う帯電器を有する電子写真式
の画像形成装置において、前記帯電器の磁気ブラシに印加するバイアス電圧は、直
流成分に交流成分を重畳した交流バイアス電圧であり、
この交流バイアス電圧下で前記像形成体の帯電を行った
時の帯電電位の絶対値が前記直流成分の電圧の絶対値よ
り低くなるようにし、前記帯電器に用いられる磁性粒子中のトナーの帯電極性
を前記直流成分の極性と同じくし、現像器中のトナーの帯電極性は前記帯電器のバイアス電
圧の直流成分の極性と同じにした反転現像を行う現像器
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】前記現像器に用いられるキャリア粒子と
前記帯電器に用いられる磁性粒子のトナーに対する帯電
極性は、互いに同じであることを特徴とする請求項４の
画像形成装置。
【請求項６】前記直流成分の電圧をＶ_DCとし、前記帯
電電位をＶ_Sとするとき、 20Ｖ≦（｜Ｖ_DC｜−｜Ｖ_S｜）≦400Ｖであることを特徴とする請求項４の画像形成装置。