JP3353172B2 - 帯電装置 - Google Patents

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、電子
写真式プリンタ等の画像形成装置において、像形成体を
一様に帯電させるための磁気ブラシ式の帯電装置に関す
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】このような従来の電子写真式の画像形成装
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の発生があり、高電圧入力後に安定
した帯電電位を得るには５秒以上の時間が必要であっ
て、このことが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、
帯電が主として気体放電により行われることに原因があ
る。

【０００５】そこで、コロナ帯電器のような高電圧印加
による気体放電を行わず、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
ブラシで直流バイアス電圧印加下に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号公報に開示されている。

【０００６】前記磁気ブラシは磁性粒子からなる柔軟な
ブラシであるため、像形成体を損傷することなく帯電を
付与することができ、ファーブラシ帯電装置、導電性弾
性ロールを用いた帯電装置等の他の接触帯電装置に比べ
優れている。しかしながら、前記磁気ブラシによる帯電
装置を用いた場合でも、必ずしも均一な帯電が得られ
ず、磁性粒子が像形成体に付着する等の問題があった。

【０００７】そこで、例えば特開平4-21873号、特開平4
-116674号の公報には、磁気ブラシに直流成分を含む交
流バイアス電圧を印加して像形成体を帯電する磁気ブラ
シ帯電方法が提案された。この特開平4-21873号公報で
は、前記交流バイアス電圧を、そのピーク・ピーク電圧
Ｖ_P-Pが磁気ブラシの放電限界値を越える電圧となるよ
うに設定して帯電を行うもので、交流バイアス電圧の周
波数は好ましくは100〜500Ｈzとされる。また、用いる
磁性粒子は粒径20〜200μm、比抵抗10⁵〜10⁹Ω・cmの
鉄、酸化鉄、フェライト粒子とされ、それによって像形
成体上に均一な帯電を付与することができることが記載
されている。また特開平4-116674号公報には、磁性粒子
径が70μm以下30μm以上で、比抵抗が10⁵Ω・cm以上で1
0¹²Ω・cm以下のできるだけ球形に近い磁性粒子を用
い、搬送担持体と像担持体との間隙が100〜5000μmの範
囲で帯電を行うことが好ましいとしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載の帯電方法でも、磁性粒子からなる穂は粗であ
るため像形成体表面にスジ状あるいはリングマーク状の
帯電ムラを発生したり、像形成体に磁性粒子が付着する
という問題点がある。特に磁性粒子の付着は低温低湿に
なると磁性粒子の抵抗が高くなり発生し易い。

【０００９】本発明は上記問題点を解決して、スジ状あ
るいはリングマーク状の帯電ムラ及び、磁性粒子の像形
成体への付着のない、高速で均一な帯電が可能な磁気ブ
ラシによる帯電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】上記目的は、移動する搬
送担体の内部に固定の磁石体を設け、該搬送担体上に磁
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置き、像形成体に接触させ
て該像形成体を帯電する帯電装置において、前記搬送担
体と像形成体の対向位置における前記搬送担体の移動方
向は、前記像形成体の移動方向と同方向であり、前記磁
石体の前記搬送担体と像形成体の対向位置に設けた磁極
の中心は、前記搬送担体と前記像形成体との最近接位置
よりも前記搬送担体の移動方向の下流側で、かつ前記磁
気ブラシと前記像形成体とが接触している領域の内側に
位置していることを特徴とする帯電装置によって達成さ
れる。

【００１１】また、前記搬送担体と磁気ブラシの層厚を
規制する規制部材との間隙をＨ，前記規制部材を通過し
た後の前記搬送担体上の磁性粒子の存在量をＷとすると
き、2,000≦Ｗ／Ｈ（mg／cm³）であり、前記搬送担体と
前記像形成体との間隙は、前記搬送担体と前記規制部材
との間隙より小さいことを特徴とする前記帯電装置は、
好ましい実施態様である。

【００１２】

【作用】本発明においては、磁気ブラシの搬送担体と像
形成体の対向位置における搬送担体と像形成体の移動方
向を同方向とし、前記対向位置に設けた磁石体の磁極の
中心を、磁気ブラシの搬送担体と像形成体との最近接位
置よりも前記搬送担体の移動方向の下流側で、かつ前記
磁気ブラシと前記像形成体とが接触している領域の内側
に設けた。これにより、前記搬送担体上の磁気ブラシ
は、磁気ブラシと像形成体とが接触している領域（以下
この領域をニップ領域という）で圧縮された前記搬送担
体上の磁気ブラシは、ニップ領域を通過した後は磁力線
が前記搬送担体周面とほぼ平行になっているので均され
ることになる。このため、帯電ムラのない、高速で均一
な帯電が可能となる。また磁石体の中心を搬送担体と像
形成体との最近接位置よりも下流側で、かつニップ領域
の内側に設けたので、これにより磁性粒子の像形成体へ
の付着を防止することができる。

【００１３】また前記搬送担体と磁気ブラシの層厚を規
制する規制部材との間隙をＨ，前記規制部材を通過した
後の前記搬送担体上の磁性粒子の存在量をＷとすると
き、2,000≦Ｗ／Ｈ（mg／cm³）であり、前記搬送担体と
前記像形成体との間隙は、前記搬送担体と前記規制部材
との間隙より小さくすることは、ニップ領域で搬送担体
上の磁気ブラシをより圧縮し、ニップ領域を通過した後
の磁気ブラシはより均されることになる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１５】図１は本発明の帯電装置の一例を示す断面
図、図２は本発明の帯電装置を備えた画像形成装置であ
る複写機の概要断面図である。

【００１６】図２において、10は矢示（時計）方向に周
速240mm／secで回転する像形成体である感光体ドラム
で、アルミニウム等から成る導電基材上に下引層、電荷
発生層、電荷輸送層の順に設けて成るＯＰＣ感光層を有
する負帯電性の感光体ドラムである。その周縁部には後
述する帯電装置20、除電器11、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。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
表面の像光Ｌの入射領域外の枠部分の帯電を消去する。
この除電器11は、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
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
反転現像の場合には不要となる。

【００１７】感光体ドラム10の帯電面にスリット露光装
置やレーザビームスキャナー等によって像光Ｌが入射さ
れて静電潜像が形成され、その静電潜像を現像器30が感
光体ドラム10の帯電と逆極性又は同極性に帯電したトナ
ーによって正規現像又は反転現像する。

【００１８】図示例の現像器30は、トナーと磁性キャリ
アを混合した２成分現像剤から成る磁気ブラシを現像ス
リーブ31上に形成して搬送し、現像スリーブ31に感光体
ドラム10の帯電と同極性のバイアス電圧を、正規現像の
場合はかぶり防止用として、また反転現像の場合はトナ
ーの静電像への付着促進用として印加して現像する磁気
ブラシ式の現像装置であるが、１成分現像剤を用いるも
のでも、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で
もよいが、本発明の装置では２成分現像剤を用いて非接
触現像を行う現像器を例示している。

【００１９】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式の帯電装置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、
露光部12において像光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。この静電潜
像は現像器30によって現像され、感光体ドラム10上には
トナー像が形成される。

【００２０】一方、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。図示しない電源からバイア
ス電圧が印加されている転写ローラ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記録に待機する。

【００２１】次に本発明の帯電装置20を説明する前に、
それに用いられる磁性粒子の条件及び磁性粒子の搬送担
体の一般条件について説明する。

【００２２】一般に磁性粒子の平均粒径（重量平均）が
大きいと、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
その効果が現れ始め、特に100μm以下になると、実質的
に上記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45μm未満になると現れることがあり、特に30μm未満
で顕著に現れるようになる。そこで、磁性粒子の平均粒
径（重量平均）は30〜150μm、好ましくは45〜100μmで
あることが必要である。

【００２３】このような磁性粒子は、磁性体として従来
の２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、
搬送担体上に形成される粒子層が均一となり、磁気ブラ
シ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、磁性粒子の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
性粒子の比抵抗が10⁷〜10¹⁰Ω・cm、好ましくは10⁸〜10
⁹Ω・cm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。この比抵抗は、粒子を0.50cm²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、この比抵抗が低
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、比抵抗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、かつ適度の飽和
磁化を有するものが望ましい。具体的には真比重が６以
下で飽和磁化が35〜200emu／ｇのもの、特に60〜95emu
／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、針状部やエ
ッジ部等の突起が無く球形化されており、必要条件は下
記の通りである。

【００２８】・形状：少なくとも長軸と短軸の比が３倍
以下で、好ましくは球形、 ・平均粒径（重量平均）：30〜150μm、好ましくは45〜
100μm ・比抵抗：10⁷〜10¹⁰Ω・cm、好ましくは10⁸〜10⁹Ω・c
m、 ・飽和磁化：35〜200emu／ｇ、好ましくは60〜95emu／
ｇ、 ・真比重：６以下 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】帯電装置の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搬送担体の内
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2.0
〜15μmとすることが好ましい、平滑であると搬送は十
分に行われず、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5.0〜20mm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
ことができる。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、感光体ドラム10の移動速度と殆ど同じ
か、それよりも僅か遅いことが好ましい。

【００３０】本発明においては、搬送担体の回転による
搬送方向は、像形成体の移動方向と同方向である。同方
向とすることによりスジ状あるいはリングマーク状の帯
電ムラ及び像形成体への磁性粒子の付着を防ぐことがで
きる。逆方向の場合には像形成体全面に磁性粒子の付着
が起こり、また画像全面にいわゆる黒ポチといわれる画
像不良が現れる。

【００３１】また、本発明においては、磁石体の搬送担
体と像形成体である感光体ドラム10の対向位置に設けた
磁極の中心は、搬送担体と像形成体との最接近位置より
も搬送担体の移動方向の下流側で、かつ前記磁気ブラシ
と前記像形成体とが接触している領域の内側に位置して
いることを条件とするが、これに関しては後に説明す
る。

【００３２】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である搬送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。

【００３３】さらに帯電領域である像形成体に磁気ブラ
シが接触するニップ領域では、磁気ブラシは圧縮を受け
ていることが好ましい。従って、上記搬送担体と規制手
段との間隙をＨとし、ニップ領域の搬送担体と感光体ド
ラム10（像形成体）との最近接位置での間隙をＤsdとす
ると、 Ｄsd≦Ｈ であることが好ましく、さらに好ましくは 0.7×Ｈ≦Ｄsd≦Ｈ である。

【００３４】そして、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表面の間隙Ｄsd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。

【００３５】さらに、搬送量（Ｗ）と規制手段と搬送担
体との間隙（Ｈ）は、帯電を均一に行い、かつ磁性粒子
の感光体ドラム10への付着を防止するには、 2,000≦Ｗ／Ｈ（mg／cm³） の関係が満足されることが好ましく、さらに好ましくは 2,500 ≦Ｗ／Ｈ≦4,000（mg／cm³） である。

【００３６】Ｈ及び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。そして帯電領域において、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
ことが必要である。この時、磁性粒子の鎖は互いに接触
し、密に隙間なく感光体ドラム10に接触していることに
なる。

【００３７】この圧縮条件が、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になると考
えられる。すなわち、磁性粒子密度に相当するＷ／Ｈ
（Ｗ／Ｄsd）が小さいときは、磁性粒子の鎖は粗とな
り、帯電が不均一になる。Ｗ／Ｈ（Ｗ／Ｄsd）が大き過
ぎると、後述する主磁極の位置も関係するが、磁性粒子
の鎖は高い圧縮によりニップ領域を出た直後に急に膨張
し磁性粒子が飛散して像形成体に付着し易くなる。

【００３８】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
も帯電時トナーが像形成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づらく
なり、一方小さいと電気的に像形成体に移動しづらくな
ることが認められた。

【００３９】次に、本発明の帯電装置20について説明す
る。図１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
の搬送担体である直径15mmの帯電スリーブ、23は帯電ス
リーブ22の内部に固定して配設された円柱状の磁石体
で、この磁石体23は図に示すように周縁に帯電スリーブ
22表面で500〜1,000ガウスとなるようにＳ極及びＮ極交
互に着磁された６又は８磁極を有している。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の周速をｖp、帯電スリーブ22の周速をｖsとする
とき、感光体ドラム10との対向位置で感光体ドラム10の
移動方向と同方向でｖs／ｖp≦１とするのが好ましい。

【００４０】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内に前記帯電スリーブ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
には規制手段である規制板26が設けてあって、帯電スリ
ーブ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。27は磁性粒子21を撹拌して均一にするための撹拌
器、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と撹拌器
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】規制板26の先端と帯電スリーブ22との間隙
Ｈと、感光体ドラム10と最近接位置の帯電スリーブ22と
の間隙Ｄsdは、前述のように、好ましくはＤsd≦Ｈ、さ
らに好ましくは0.7×Ｈ≦Ｄsd≦Ｈで、Ｈと磁性粒子21
の搬送量すなわち帯電スリーブ22上の磁性粒子21の存在
量との比Ｗ／Ｈは好ましくは2,000（mg／cm³）以上、さ
らに好ましくは2,500〜4,000mg／cm³となるよう調整さ
れる。

【００４２】また、帯電領域の感光体ドラム10に対向す
る磁石体23の磁極である主磁極の中心は、帯電スリーブ
22と感光体ドラム10との最近接位置よりも帯電スリーブ
22の移動方向の下流側で、かつ前記磁気ブラシと感光体
ドラム10が接触しているニップ領域の内側に位置するよ
うにすることが必要である。すなわち、帯電スリーブ22
の中心と感光体ドラム10の中心を結ぶ中心線Ｃと、主磁
極と帯電スリーブ22中心を結ぶ直線とのなす角をθ₁、
ニップ領域の最近接位置より下流側の領域の端までの長
さ（Ｍ／２）の帯電スリーブ22の中心に対してなす角を
θ₂とするとき、その絶対値で表すとき、０＜θ₁＜θ₂
となるようにする。

【００４３】さらに、スリーブ22の直径をｄ、ニップ幅
をＭとし、最近接位置より上流側の角度を＋，下流側の
角度を−とするとき、ｄに対しＤsdは無視できるので、 θ₂＝−｛tan^-1(Ｍ／ｄ)｝となり、 ０ ＞θ₁＞−｛tan^-1(Ｍ／ｄ)｝である。

【００４４】さらに好ましくは、 −｛tan^-1(Ｍ／ｄ)｝×1/4≧θ₁≧−｛tan^-1(Ｍ／ｄ)｝
×3/4 である。

【００４５】主磁極の中心位置を上記のようにすると、
ニップ領域内で圧縮された磁性粒子層がニップ領域を出
るとき、帯電スリーブ22の周面に平行になっている磁力
線により均された状態のまま搬送され、磁性粒子の飛散
が起きず感光体ドラム10に付着することがなく、スジ状
あるいはリングマーク状の帯電ムラも発生しない。

【００４６】実験の結果、ニップ領域の下流側外に主磁
極が位置すると、ニップ領域を出た磁性粒子層（磁気ブ
ラシ）は不均一で乱れた状態になるため、ニップ領域出
口外側で放電／逆放電が不均一に起こり、過剰放電部は
リングマーク状の黒ポチ、過剰逆放電部はリングマーク
状の白ポチ（白ヌケ）が発生することが判明した。

【００４７】主磁極の位置はニップ領域内でその下流側
端部にあるとき最も磁性粒子の感光体ドラム10への付着
が少なく、磁性粒子層が圧縮を受けていて均一な帯電が
行われ、主磁極がニップ領域下流外側に位置したり最近
接位置よりも上流側に位置すると磁性粒子21の付着量が
大きくなる。

【００４８】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。

【００４９】29は帯電スリーブ22と導電基材10ｂとの間
に直流成分に交流成分を重畳した交流バイアス電圧を付
与するためのバイアス電源である。バイアス電源29によ
る交流バイアス電圧は保護抵抗Ｒを経て前記帯電スリー
ブ22に印加されている。なお、バイアス電源29は定電圧
電源である。

【００５０】次に上記帯電装置20の動作について説明す
る。

【００５１】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倍以下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の層は規制板26によって
層厚が規制されると同時に、磁性粒子21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ニ
ップ領域で圧縮された状態で感光体ドラム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1
0との間には前記交流バイアス電圧による振動電界が形
成されているので、磁気ブラシ21Ａを経た感光体層10ａ
上への電荷の注入及び放電が円滑に行われて一様に高速
な帯電が行われる。

【００５２】上記バイアス電圧の直流成分の絶対値は、
300〜1,000（Ｖ）が適正で、交流成分のピーク・ピーク
電圧（Ｖ_P-P）は、後述するように一定の閾値以上であ
ることが好ましい。閾値未満の場合は均一に帯電させる
ことができない。

【００５３】図３は横軸にバイアス電圧の交流成分のピ
ーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）をとり、縦軸に感光体ドラ
ム10の帯電電位の絶対値（｜Ｖ_S｜）をとってある。ピ
ーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pが大きくなるに従い帯電電位の
絶対値（｜Ｖ_S｜）は大きくなり、帯電電位Ｖ_Sはピーク
・ピーク電圧が一定の閾値（Ｖ_P-P）thでバイアス電圧
の直流成分の値Ｖ_DCとほぼ等しい値で飽和し、それ以上
ピーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）を大きくしても帯電電位
Ｖ_Sは変化しないという特性がある。

【００５４】好ましい帯電条件は、実験の結果、交流成
分のピーク・ピーク電圧をＶ_P-P、帯電電位に対するピ
ーク・ピーク電圧の閾値を（Ｖ_P-P）thとするとき、 （Ｖ_P-P）th≦Ｖ_P-P≦1.5（Ｖ_P-P）th 好ましくは （Ｖ_P-P）th≦Ｖ_P-P ≦1.2（Ｖ_P-P）th であり、通常Ｖ_P-Pの値が500〜3000（Ｖ）の交流電圧が
印加される。また交流成分の波形は、正弦波に限らず、
矩形波や三角波等であってもよい。

【００５５】また、帯電電位Ｖ_Sは直流成分の電流値Ｉ
_DCに比例し、交流成分のピーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）
によって直流成分の電流値Ｉ_DCが変化するため、この特
性に従って直流成分の電流値Ｉ_DCを検出し、この検出値
を用いて交流成分のピーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）を制
御して帯電電位Ｖ_Sを制御することもできる。

【００５６】さらに前記交流電圧の周波数ｆ(Ｈz)は下
記式で示す範囲に選択される。

【００５７】ｆ≧｛感光体ドラム10の線速ｖ_p（mm／se
c）／ニップ幅Ｍ（mm）｝×10 ニップ幅Ｍは通常１〜10mmであって、ｆが｛(ｖ_p／Ｍ)
×10｝を下回るとサイクル斑と呼ばれる帯電ムラを生ず
るようになるから、好ましくは、 ｛(ｖ_p／Ｍ)×10｝＜ｆ＜5,000Ｈz の範囲に選ばれる。

【００５８】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。この場合に
は、画像形成後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。

【００５９】

【発明の効果】本発明の帯電装置によれば、対向位置に
おける像形成体と搬送担体の移動方向を同方向とし、搬
送担体内の磁石体の主磁極をニップ領域内でかつ搬送担
体と像形成体との最近接位置よりも下流側に位置させる
ようにしたので、ニップ領域で圧縮された磁性粒子層が
ニップ領域を通過した後は均されることになるので、像
形成体への磁性粒子の付着がなく、帯電ムラを発生しな
い高速で均一な帯電が可能な磁気ブラシによる帯電装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の帯電装置を備えた画像形成装置を示す
概要断面図である。

【図３】バイアス電圧の交流成分のピーク・ピーク電圧
と帯電電位の関係を示すグラフである。

【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 21Ａ 磁気ブラシ 22 帯電スリーブ（搬送担体） 23 磁石体 26 規制板（規制手段） Ｅ バイアス電源 Ｍ ニップ幅 Ｒ 保護抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 15/05

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動する搬送担体の内部に固定の磁石体
   を設け、該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
   置き、像形成体に接触させて該像形成体を帯電する帯電
   装置において、 前記搬送担体と像形成体の対向位置における前記搬送担
   体の移動方向は、前記像形成体の移動方向と同方向であ
   り、 前記磁石体の前記搬送担体と像形成体の対向位置に設け
   た磁極の中心は、前記搬送担体と前記像形成体との最近
   接位置よりも前記搬送担体の移動方向の下流側で、かつ
   前記磁気ブラシと前記像形成体とが接触している領域の
   内側に位置していることを特徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】 前記搬送担体と磁気ブラシの層厚を規制
   する規制部材との間隙をＨ，前記規制部材を通過した後
   の前記搬送担体上の磁性粒子の存在量をＷとするとき、
   2,000≦Ｗ／Ｈ（mg／cm³）であり、 前記搬送担体と前記像形成体との間隙は、前記搬送担体
   と前記規制部材との間隙より小さい、ことを特徴とする
   請求項１の帯電装置。