JPH07244418A

JPH07244418A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07244418A
Application number: JP3481994A
Authority: JP
Inventors: Kunio Shigeta; 邦男重田; Satoru Haneda; 哲羽根田; Masayasu Onodera; 正泰小野寺; Yukie Hosokoshizawa; 幸恵細越澤; Toru Komatsu; 小松　　徹; Hiroyuki Nomori; 弘之野守
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1995-09-19
Anticipated expiration: 2018-01-07
Also published as: JP3362293B2

Abstract

(57)【要約】【目的】長期使用により接触帯電部材の表面にトナー
等が融着しても帯電ムラやブレークダウン等がなく均一
な帯電が可能な帯電装置を備えた画像形成装置を提供す
る。【構成】帯電部材を被帯電体に接触させ、交流バイア
ス電圧を印加して帯電を行う画像形成装置であって、電
流計または表面電位計等で検出されるデータを基に交流
成分のピーク・ピーク電圧を設定し、この交流成分は帯
電条件により可変とされると共に、ある規定値を越えた
ときに画像形成動作を中止す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
記録装置等の画像形成装置に組み込まれ像形成体の帯電
を行う接触式の帯電装置を備えた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、感光体ドラム等の被帯電体の帯電には、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方式の画像形成
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、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、像形成体を帯電させることの
できる帯電装置として、ファーブラシや導電性弾性ロー
ルを像形成体に接触させて帯電を行うようにした帯電装
置が知られている。また特開昭59-133569号公報には、
磁石体を内包した円筒状の搬送担体上に帯電部材として
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開示され
ている。

【０００６】前記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、磁気ブラシ帯電装置等の接触帯
電装置は高電圧印加による気体放電を行わず、比較的低
電圧で被帯電体である像形成体に帯電を付与することが
でき、コロナ帯電装置に比べ優れている。しかしなが
ら、前記の接触帯電装置を用いた場合には、必ずしも均
一な帯電が得られなかった。

【０００７】そこで、例えば特開昭60-220587号公報、
特開昭63-149668号公報、特開平4-116674号公報には、
ファーブラシ、導電性弾性ロール、磁気ブラシ等の接触
帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した交流バイアス
電圧を印加して像形成体を帯電する接触帯電方法が提案
された。これら公報では、前記交流バイアス電圧を印加
し、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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た各公報に記載の接触帯電方法では、長期使用により接
触帯電部材の表面にトナー等が融着し、接触帯電部材の
電気抵抗が増加するという問題があった。このため、前
記交流バイアス電圧の交流電圧のピーク・ピーク電圧Ｖ
_P-Pを次第に高く設定する必要があった。ところが、ピ
ーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pを高くすると、電源の出力オー
バーにより出力電圧が不安定になり帯電ムラが発生した
り、高電圧により像形成体の感光体層を破壊するブレー
クダウンが発生したり、また高電圧により接触帯電部材
であるファーブラシが燃えたり、像形成体へ磁気ブラシ
を形成する磁性粒子が付着したりするという問題点があ
った。

【０００９】本発明は上記問題点を解決して、帯電ムラ
及びブレークダウン等を防止する接触式の帯電装置を備
えた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】上記目的は、帯電部材を
被帯電体に接触させ、交流バイアス電圧を印加して帯電
を行う画像形成装置において、帯電均一性を与える前記
交流バイアス電圧の交流電圧値は、帯電条件により可変
とされると共に、規定値を越えたとき画像形成動作を中
止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。

【００１１】また、前記規定値は前記交流電圧値の初期
設定値の1.5〜２倍であり、前記帯電部材は磁性粒子で
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】本発明の接触式の帯電装置においては、帯電均
一性を与えるため帯電部材に印加する交流バイアス電圧
の交流電圧値は、帯電条件により可変とされる共に、規
定値を越えたとき画像形成動作を中止するようにしたの
で、可変とした交流バイアス電圧が無用に高くなったま
ま画像形成が行われることがない。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００１４】図１は本発明の画像形成装置の概要断面図
である。図１において、10は矢示（時計）方向に周速24
0mm／secで回転する像形成体であり被帯電体である感光
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
させられる反転現像の場合には不要となる。

【００１５】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。

【００１６】図示例の現像器30は、トナーと磁性キャリ
アの混合した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。

【００１７】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接触式の帯電
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。

【００１８】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。

【００１９】次に前記の磁気ブラシを用いた接触式の帯
電装置20を説明する前に、それに用いられる帯電部材で
あ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。

【００２０】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、平均粒径が200
μm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。

【００２１】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150μm以下30μ
m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、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。

【００２４】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10³Ω・cm以上10¹²Ω・cm以下、特に1
0⁵Ω・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。この比抵抗は、粒子を
0.5cm²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。

【００２５】さらに、接触式の帯電装置に用いられる磁
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30〜100e
mu／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、比抵抗は好まし
くは10⁵〜10⁹Ω・cmの範囲にあることが望まれる。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】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。

【００２８】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5.0〜30μm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
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。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。

【００２９】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100〜400mg／cm²であり、特に好ましくは200〜
300mg／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。

【００３０】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。搬送担体と像形成体で
ある感光体ドラム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、接触状態
が不十分で、帯電ムラが起き易く十分な帯電が得られな
くなる。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、良好
な接触状態が保たれて、帯電を均一かつ高速で安定に行
なうには2,000≦Ｗ／Ｄsd≦6,000（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。

【００３１】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
に対向し接触していることになる。

【００３２】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。またＷ／Ｄsdが大き過ぎ
ると、磁性粒子の鎖は高い圧縮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。

【００３３】次に、本発明に用いられる帯電装置20につ
いて説明する。図２は本発明に用いられる帯電装置の一
例を示す拡大断面図である。図２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との対向位置で感光体ドラ
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
せられるのが好ましい。

【００３４】帯電スリーブ22の感光体ドラム10に対向す
る位置の帯電部に位置する２つの磁極の位置は、像形成
体との最近接位置より上流側の磁極はθ₁＝５〜30°に
設定することが好ましい。また、帯電部下流側の磁極は
出口側の磁気ブラシが均一な層形成状態で離れていくた
めに、θ₂＝10〜40°とすることが好ましい。またさら
に、θ₂＞θ₁であることが好ましい。

【００３５】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。規制板26
の先端と帯電スリーブ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100〜400mg／cm²特に好ましくは200〜30
0mg／cm²となるよう調整される。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。

【００３６】また、帯電スリーブ22が感光体ドラム10に
対向する間隙Ｄsdは、0.1〜5.0mmの範囲に設定すること
ができ、この範囲より狭くなると、磁気ブラシと接触状
態にある感光体ドラム10等の耐久性が早く低下するよう
になり、感光体ドラム10を適当に摺擦する磁性粒子21か
らなる磁気ブラシ21Ａの形成が困難になるし、逆に広
くなると、磁気ブラシ21Ａで感光体ドラム10を均一に
接触すること、従って感光体ドラム10を均一に帯電させ
ることが困難になる。帯電スリーブ22と感光体ドラム10
との間隙Ｄsdは厚さを規制された導電性の磁気ブラシ21
Ａで接続される。

【００３７】なお、図２に示す例に限らず、磁石体23が
周方向の等分位置にＮ，Ｓ磁極を有して磁性粒子21の搬
送方向と逆方向に回転するもので、帯電スリーブ22が静
止するものでも磁石体23と逆方向に回転するものでもよ
い。また、帯電スリーブ22や磁石体23の上述の回転方向
は、帯電スリーブ22が感光体ドラム10に対向した位置の
磁気ブラシ21Ａの搬送方向を感光体ドラム10の移動方向
と逆方向とするものでもよい。しかし、感光体ドラム10
の帯電の均一性や感光体ドラム10の摺擦位置を通過した
磁気ブラシ21Ａの容器25内への還元性さらには感光体ド
ラム10等の耐久性の点で好ましいのは、磁気ブラシの上
述の搬送方向が感光体ドラム10の移動方向と同方向であ
り、さらに搬送速度が感光体ドラム10の移動速度の0.1
〜1.0倍であることが好ましい。

【００３８】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。

【００３９】61，63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、61は直流電源、62は
直流成分の電流値を検出する電流計、63は交流電源、70
は制御部のＣＰＵ、71は交流電源63の出力電圧を制御す
る際に用いられるデータを記憶するメモリ、72はアナロ
グ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、73はディジタ
ル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）である。バイアス
電源61，63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61，63は定電圧電源である。

【００４０】次に上記帯電装置20の動作について説明す
る。

【００４１】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0.1〜1.0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上への電荷の注入が円滑に
行われて一様に高速な帯電が行われる。

【００４２】この場合のバイアス電圧の交流成分のピー
ク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）と帯電電位の絶対値（｜Ｖ
_S｜）の関係を示すと図４のようになる。横軸はバイア
ス電圧の交流成分のピーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）、縦
軸は感光体ドラム10の帯電電位の絶対値（｜Ｖ_S｜）で
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は殆ど変化しないという特性がある。磁性粒子21
の電気抵抗は環境条件によっても変化するが、また使用
するに従い磁性粒子21の表面にトナーが融着するなどし
て電気抵抗は高くなる。このため、特性曲線は使用初期
の新しい磁性粒子の場合は実線で示す（ａ）のように左
側に、長期間使用した磁性粒子の場合は前記特性曲線は
点線で示す（ｂ）のように右側に位置することになる。
従って、閾値(Ｖ_P-P)thも変化し、初期の（ａ）では(Ｖ
_P-P)thであったものが使用するに従い次第に大きくなっ
て(Ｖ_P-P)thBに近づく。

【００４３】好ましい接触帯電における帯電条件は、実
験の結果各環境条件下で、交流成分のピーク・ピーク電
圧Ｖ_P-Pを0.8×(Ｖ_P-P)th≦Ｖ_P-P≦1.5×(Ｖ_P-P)thとす
ることにより得られることが判明した。これより小さい
ピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pでは帯電ムラや磁性粒子の付
着が多く、２×(Ｖ_P-P)thより大きなピーク・ピーク電
圧Ｖ_P-Pではブレークダウンが起こり易い。

【００４４】また、接触帯電における帯電電位Ｖ_Sは直
流成分の電流値Ｉ_DCに比例することが明らかとなった。
すなわち、交流成分のピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pの増加
によって直流成分の電流値Ｉ_DCが増加するが、(Ｖ_P-P)t
h以上になるとＩ_DCは飽和するようになる。すなわち、
交流成分の変化に対し、直流成分の電流値Ｉ_DCは図５に
示すように図４とほぼ同じ変化を示す。

【００４５】本発明の画像形成装置の接触方式による帯
電装置では、製造出荷時に直流成分の電圧値を所定のＶ
_DCとし、交流成分のピーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）を低
い値から次第に大きくしたバイアス電圧を印加してその
時変化する電流値Ｉ_DCを電流計62によって検出する。検
出される電流値Ｉ_DCはＡ／Ｄ変換器72によってディジタ
ル値に変換されたのちＣＰＵ70に入力される。ＣＰＵ70
はこの電流値Ｉ_DCが飽和点に達した時のＶ_P-Pを(Ｖ_P-P)
thとしてメモリ71に記憶させると共に、この(Ｖ_P-P)th
の1.5〜２倍の値を計算して規定値としてメモリ71に記
憶させる。

【００４６】コピーが行われる時には、コピー開始前に
Ｖ_P-Pを低い値から次第に大きくして電流値Ｉ_DCが飽和
点に達した時のＶ_P-Pを(Ｖ_P-P)thとし、このバイアス電
圧を用いて画像形成を行う。ＣＰＵ70は画像形成を行う
度に上記のようにして(Ｖ_P-P)thを決定し、この決定値
に基づいてＣＰＵ70から制御信号が出力される。この制
御信号はＤ／Ａ変換器73によってアナログ値に変換され
た後交流電源63に送出され、交流電源63は決定された交
流成分のピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pを出力する。また、Ｃ
ＰＵ70はＶ_P-Pを決定すると共に、メモリ71に格納され
た前記（1.5〜２）×(Ｖ_P-P)thの規定値を読み出しこれ
と比較する。決定した(Ｖ_P-P)thが前記規定値より小さ
い間は画像形成を続けるが、決定した(Ｖ_P-P)thが前記
規定値より大きくなると、ＣＰＵ70は図示しない画像形
成動作制御部に停止信号を送出し画像形成動作を停止
し、図示しない操作パネルの表示部に帯電装置異常の表
示を行う。この動作をフローチャートにすると図６に示
すようになる。

【００４７】かかる動作により上記交流成分Ｖ_P-Pは常
に規定値より低い値が印加されるので、感光体ドラム10
の帯電電位Ｖ_Sを一定に維持すると共に、交流電源63を
出力オーバーにすることがなく、過剰なピーク・ピーク
電圧Ｖ_P-Pを印加することがない。

【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重量％の条件で−5.0μC
／ｇである。

【００４９】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、交流成分のみを印
加して感光体ドラム10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する。その後、帯電スリーブ
22及び感光体ドラム10の回転を停止する。なお、帯電開
始時は、上記と逆の順に印加していく。

【００５０】（実施例２）図３は本発明に用いられる接
触方式による帯電装置の他の実施例を示す拡大断面図で
ある。図２の帯電装置20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。図において、64は感光体ドラ
ム10の帯電電位を検出するため帯電装置２０の下流側に
設けた電位計、７２は電位計64の出力をアナログ／ディ
ジタル変換するＡ／Ｄ変換器である。

【００５１】この画像形成装置の帯電装置では、製造出
荷時に直流成分の電圧値を所定のＶ_DCとし、交流成分の
ピーク・ピーク電圧（Ｖ_P-P）を低い値から次第に大き
くしたバイアス電圧を印加してその時変化する帯電電位
Ｖ_Sを電位計64によって検出する。検出されたアナログ
値の帯電電位Ｖ_SはＡ／Ｄ変換器72によってディジタル
値に変換されたのちＣＰＵ70に入力される。ＣＰＵ70は
この帯電電位Ｖ_Sが飽和点に達した時のＶ_P-Pを(Ｖ_P-P)t
hとしてメモリ71に記憶すると共に、この(Ｖ_P-P)thの1.
5〜２倍の値を計算して規定値としてメモリ71に記憶す
る。

【００５２】コピーが行われる時には、コピー開始前に
Ｖ_P-Pを低い値から次第に大きくして帯電電位Ｖ_Sが飽和
点に達した時のＶ_P-Pを(Ｖ_P-P)thとし、このバイアス電
圧を用いて画像形成を行う。ＣＰＵ70は画像形成を行う
度に上記のようにして(Ｖ_P-P)thを決定する。この決定
値に基づいてＣＰＵ70から制御信号が出力される。この
制御信号はＤ／Ａ変換器73によってアナログ値に変換さ
れた後交流電源63に送出され、交流電源63は決定された
交流成分のピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pを出力する。また、
ＣＰＵ70はＶ_P-Pを決定するすると共に、メモリ71に格
納された前記（1.5〜２）×(Ｖ_P-P)thの規定値を読み出
しこれと比較する。決定した(Ｖ_P-P)thが前記規定値よ
り小さい間は画像形成を続けるが、決定した(Ｖ_P-P)th
が前記規定値より大きくなると、ＣＰＵ70は図示しない
画像形成動作部に停止信号を送出し画像形成動作を停止
し、図示しない操作パネルの表示部に帯電装置異常の表
示を行う。

【００５３】かかる動作により上記交流成分Ｖ_P-Pは常
に規定値より低い値が印加されるので、感光体ドラム10
の帯電電位Ｖ_Sを一定に維持すると共に、交流電源63を
出力オーバーにすることがなく、過剰なピーク・ピーク
電圧Ｖ_P-Pを有するバイアス電圧を印加することがな
い。

【００５４】以上説明した実施例はいずれもバイアス電
圧のピーク・ピーク電圧Ｖ_P-Pを変化させて直流電流値
Ｉ_DC、又は帯電電位Ｖ_Sが飽和点に達した時のＶ_P-Pを求
め、これにより交流電圧値と規定値を設定したが、この
他に原稿走査面の一隅に標準パッチを設け、原稿を光走
査する光学系により上記標準パッチの潜像を像形成体の
画像領域外に形成し、これを現像して得られる標準パッ
チ像の濃度を測定し、この濃度が飽和点に達した時のＶ
_P-Pを求め、これにより交流電圧値と規定値を設定する
こともできる。

【００５５】また以上の実施例は何れも帯電部材として
磁気ブラシを用いた磁気ブラシ帯電装置を示している
が、ファーブラシ帯電装置や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を用いることもできる。

【００５６】

【発明の効果】本発明の接触方式の帯電装置によれば、
使用期間が長くなって帯電部材の抵抗が変化する時、こ
れに応じてバイアス電圧の交流成分のピーク・ピーク電
圧を変更させ、被帯電体の帯電電位を一定に維持する場
合、前記ピーク・ピーク電圧が規定値より高くなると画
像形成動作を停止させ、帯電装置異常の表示をするよう
にしたので、前記ピーク・ピーク電圧が規定値より高く
なることがなく、高電圧による被帯電体の感光体層を破
壊するブレークダウンを起こすことがなく、バイアス電
源に無理な出力を強要することがないので、安定したバ
イアス電圧を供給し帯電ムラを発生させないなどの優れ
た性能を有す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を示す概要断面図であ
る。

【図２】本発明装置の帯電装置の一実施例を示す拡大断
面図である。

【図３】本発明装置の帯電装置の他の実施例を示す拡大
断面図である。

【図４】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。

【図５】バイアス電圧の交流成分のピーク・ピーク電圧
と直流電流値の関係を示すグラフである。

【図６】本発明装置の交流電圧設定時の動作を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

10 感光体ドラム（被帯電体） 20 帯電装置 21 磁性粒子（帯電部材） 21Ａ磁気ブラシ 22 帯電スリーブ（搬送担体） 23 磁石体 61 直流電源 62 電流計 63 交流電源 64 電位計 70 ＣＰＵ 71 メモリＲ保護抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者細越澤幸恵東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者小松徹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】帯電部材を被帯電体に接触させ、交流バ
イアス電圧を印加して帯電を行う画像形成装置におい
て、帯電均一性を与える前記交流バイアス電圧の交流電圧値
は、帯電条件により可変とされると共に、規定値を越え
たとき画像形成動作を中止することを特徴とする画像形
成装置。
【請求項２】前記規定値は前記交流電圧値の初期設定
値の1.5〜２倍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】前記帯電部材は磁性粒子であることを特
徴とする請求項１の画像形成装置。