(57)【要約】【課題】本発明は、被帯電体をより均一に帯電するための帯電手段として、磁性粒子を共有して使用する複数個の磁気ブラシ帯電手段を配置した画像形成装置において、磁性粒子担持体の磁性粒子量を安定化させ、被帯電体表層の磨耗ムラを低減し、長期に渡り安定して作動する帯電装置を提供することを目的とする。【解決手段】第１の帯電スリーブ３２と第２の帯電スリーブ３１の対向部に搬送される磁性粒子３５の量を規制する規制部材３８を設けをことにより、磁性粒子３５が第１と第２の帯電スリーブの対向部間をすり抜けることが防止され、第２の帯電スリーブの帯電用磁性粒子コート量の増大および均一性の悪化を防ぎ、それにより、感光ドラム表層の磨耗量、磨耗ムラの悪化を防ぐことができ、長期に渡って安定して作動する帯電装置が実現出来る。【選択図】      図５
2004361561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体に磁性粒子を備える磁気ブラシを接触させて被帯電体を帯電するために、第１の磁気ブラシ帯電手段と、前記第１の磁気ブラシ帯電手段と前記被帯電体の接触部における磁性粒子の搬送方向に対して第１の磁気ブラシ帯電手段よりも下流に設けられた第２の磁気ブラシ帯電手段と、を有し、前記第１の磁気ブラシ帯電手段は回転可能な第１の磁性粒子担持体を、前記第２の磁気ブラシ帯電手段は、前記第１の磁性粒子担持体と感光体と対向する部分で同じ方向に回転可能な第２の磁性粒子担持体を有する帯電装置において、
前記第１の磁気ブラシ帯電手段と前記第２の磁気ブラシ帯電手段は前記磁性粒子を共有して使用し、前記第２の磁性粒子担持体の表面に担持された磁性粒子が前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体の対向部へ搬送される磁性粒子量を規制する規制部材を有することを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記規制部材は第１の磁性粒子担持体から第２の磁性粒子担持体へ磁性粒子を案内することを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
【請求項３】
前記第１の磁性粒子担持体は内部に複数の磁極を持つ磁界発生部材を有し、同極性の前記磁極が隣接して存在する領域近傍に、前記規制部材の端部を配設することを特徴とする請求項１または２記載の帯電装置。
【請求項４】
前記規制部材と前記第１の磁性粒子担持体は間隙を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の帯電装置。
【請求項５】
前記間隙は、磁性粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項４記載の帯電装置。
【請求項６】
前記第１の磁気ブラシ帯電手段及び第２の磁気ブラシ帯電手段は、前記磁性粒子を磁気的に拘束するための複数の磁極を備える磁界発生部材を有し、前記複数の磁極は、隣接する互いに同極性の磁極を備えることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の帯電装置。
【請求項７】
前記同極性の磁極が隣接して配置される領域が、前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体の対向部に有り、かつ対向する前記磁極どうしが前記第１の磁性粒子担持体側と前記第２の磁性粒子担持体側とで反対極性であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の帯電装置。
【請求項８】
前記被帯電体は、アモルファスシリコン系感光体であることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の帯電装置。
【請求項９】
画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、請求項１乃至８いずれか記載の帯電装置と前記被帯電体とを有し、前記被帯電体は像担持体であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
前記請求項１乃至８のいずれかに記載の帯電装置と被帯電体を有し、前記被帯電体は感光体であり、前記感光体に対し露光を行い静電潜像を形成する像露光手段と、前記静電潜像をトナーで現像しトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置は数多く考案されている。ここでは図２を用いて概略構成ならびに動作について簡単に説明する。
【０００３】
図２に示した画像形成装置において、コピー開始信号が入力されると感光体ドラム１の表面がコロナ帯電器３により所定の電位になるように帯電される。一方、原稿台１０上におかれた原稿Ｇに対し原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサーが一体のユニット９となって原稿を照射しながら走査することにより、その照明走査光の原稿面反射光が、短焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサーに入射される。ＣＣＤセンサーは受光部、転送部、出力部より構成されている。ＣＣＤセンサーに入射した光信号はＣＣＤ受光部において電荷信号に変換され、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送された後、電荷信号は信号出力部において電圧信号に変換され、増幅、低インピーダンス化されてアナログ信号として外部に出力される。こうして得られたアナログ信号は周知の画像処理を行ってデジタル信号に変換されてプリンター部に転送される。プリンター部においては、上記の画像信号を受けてＯＮ、ＯＦＦ発光されるＬＥＤ露光手段２により、感光ドラム１面上に原稿画像に対応した静電潜像を形成する。
【０００４】
次にこの静電潜像は、トナー粒子を収容した現像器４にて現像され、感光ドラム１上にトナー像を得る。このようにして感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写装置７によって転写材上に静電転写される。その後転写材は、静電分離されて定着器６へと搬送され、熱定着されて画像が出力される。
【０００５】
一方、トナー像転写後の感光ドラム１の表面は、クリーナー５によって転写残りトナー等の付着汚染物の除去、必要に応じて像露光の光メモリを除去する前露光手段８による露光を受けて繰り返し画像形成に使用される。
【０００６】
上記のような画像形成過程、すなわち電子写真画像形成装置に用いられる感光体としては、有機感光体やアモルファスシリコン系感光体（以下、「ａ−Ｓｉ系感光体」と称する。）などがよく用いられているが、前記ａ−Ｓｉ系感光体は、表面硬度が高いこと、半導体レーザなどに高い感度を示すこと、繰返し使用による劣化がほとんど認められないことなどから、高速複写機やレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）などの電子写真用感光体として用いられている。
【０００７】
しかし、前記ａ−Ｓｉ系感光体は、その製造方法として、ガスを高周波やマイクロ波でプラズマ化して固体化しアルミシリンダー上に堆積させて成膜するため、プラズマが均一でないと周方向に膜厚ムラや組成ムラができてしまうという問題がある。
【０００８】
また、ａ−Ｓｉ系感光体を用いた場合、有機感光体に比べて帯電後の電位減衰が暗状態でも非常に大きく、更に像露光の光メモリーによる電位減衰が増大するために前周の光メモリーを消すための帯電前の前露光手段が必要となる。このため、帯電−現像間での電位減衰は非常に大きくなり、１００〜２００Ｖ程度の電位減衰が生じる。このとき前述の膜厚ムラにより、周方向について１０〜２０Ｖ程度の電位ムラが発生してしまっていた。
【０００９】
このような電位ムラが生じると、静電容量の大きなａ−Ｓｉ系感光体は有機感光体に比べてコントラストも小さいため影響をより受けてしまい、濃度ムラも顕著になってしまう。
【００１０】
このような問題点に対して、例えば感光体に対して複数回帯電を行うという方法が有効である（例えば特許文献１）。前述の光メモリーによる暗減衰の増大は複数帯電を行うことにより、第１の帯電で光メモリーを大幅に軽減できるため、第２の帯電を行った後には暗減衰を少なくすることが可能となる。これに伴い、電位ゴーストや電位ムラが大幅に良化される。
【００１１】
前記ａ−Ｓｉ系感光体を帯電する方法としては、コロナ放電を用いたコロナ帯電方式、導電性ローラーを用い直接放電で帯電を行うローラー帯電方式、磁性粒子等により接触面積を充分に取り、電荷を感光体表面に直接注入することにより帯電を行う注入帯電方式などがある。中でも、コロナ帯電方式やローラー帯電方式は放電を用いるために感光体表面に放電生成物が付着しやすく、加えてａ−Ｓｉ系感光体が非常に高い表面硬度を持ち、磨耗しにくく感光体表面に放電生成物が残存しやすいことから、高湿環境下等で水分の吸着等によって、静電潜像が形成された感光体表面上の電荷が面方向へ移動し、それに伴う画像流れ現象が発生しやすい。
【００１２】
これに対して、前記注入帯電方式は放電を積極的に用いることはせずに、感光体表面に接触した部分から直接電荷を注入する帯電方式であるため前記の画像流れといった現象は発生しにくいという特徴を持つ。
【００１３】
磁気ブラシ帯電は注入帯電方式の一つであり、導電性の磁性粒子を直接マグネットに、あるいは、マグネットを内包するスリーブ上に磁気ブラシとして磁気的に拘束保持させたものであり、その磁性粒子の磁気ブラシ部を停止あるいは回転させることによって、被帯電体面を接触帯電させるものである。
【００１４】
磁気ブラシ帯電は、被帯電体との接触性に優れ、安定した帯電を施すことが出来るという点から、帯電手段として好ましく用いられている。
【００１５】
この注入帯電方式は、被帯電体への帯電がコロナ帯電器を用いて行われるような放電現象を利用しないので、帯電に必要とされる印加帯電バイアスは所望する被帯電体表面電位分であり、オゾンの発生がない完全なオゾンレス、かつ低電力消費型帯電が可能となり、注目されてきている。
【００１６】
上記のことから、ａ−Ｓｉ系感光体への帯電の均一性に関しては、感光体に対して複数の帯電手段を配置し、かつ、画像流れや帯電安定性面から、感光体に対する帯電手段として磁気ブラシ注入帯電方式を用いる系が有利であるが、磁気ブラシ注入帯電方式は磁性粒子の摺擦力による感光体表層の磨耗量が大きいという問題があり、感光体の寿命を延ばすためには、感光体と磁性粒子による摩擦を極力減らす必要がある。
【００１７】
また、感光体表層の膜厚差は像露光時の感度に少なからず影響を与えるため、画像形成装置が長期に渡り安定した画像形成を行うためには、感光体表層の磨耗ムラを極力減らす必要がある。
【００１８】
さらに、感光体の寿命を延ばすと共に、帯電装置の寿命を延ばすことも、画像形成装置のメンテナンスを考慮する上で重要な課題である。帯電装置の寿命は、主に磁性粒子の汚染劣化等による帯電能の低下で決定されるため、帯電装置の寿命を延ばす手段としては、磁性粒子の回収、補給による帯電装置のリフレッシュがある（例えば特許文献２参照）。
【００１９】
しかし、磁性粒子の回収、補給を行うためには装置の複雑化が避けられず、装置の複雑化を避け、帯電装置の寿命を延ばすためには帯電容器内の磁性粒子の絶対量を増やし、磁性粒子の劣化を緩和する方法が考えられる。帯電装置の占めるスペースを考慮すると、帯電容器内に複数の磁気ブラシを配置し、共通の磁性粒子を用いて帯電を行うのが好ましく、上記したように、帯電容器内の磁性粒子の量が多い方が好ましい。
【００２０】
複数の磁気ブラシを配置し磁性粒子を共有して使用する場合、１つの磁気ブラシと他の磁気ブラシとの間から磁性粒子のすり抜けが起こり、感光体と接触する部分の磁性粒子量が不安定になりやすく、感光体と磁性粒子の摩擦による磨耗ムラが発生し、長期にわたる安定した画像形成を行なうのが難しい。
【００２１】
【特許文献１】
特開２００３−０２１９４５号公報
【特許文献２】
特開２００１−４２６００号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題に鑑みて提案されたものであり、被帯電体をより均一に帯電するための帯電手段として、磁性粒子を共有して使用する複数個の磁気ブラシ帯電手段を配置した画像形成装置において、磁性粒子担持体の磁性粒子量を安定化させ、被帯電体表層の磨耗ムラを低減し、長期に渡り安定して作動する帯電装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、下記の構成を特徴とする帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置である。
【００２４】
被帯電体に磁性粒子を備える磁気ブラシを接触させて被帯電体を帯電するために、第１の磁気ブラシ帯電手段と、前記第１の磁気ブラシ帯電手段と前記被帯電体の接触部における磁性粒子の搬送方向に対して第１の磁気ブラシ帯電手段よりも下流に設けられた第２の磁気ブラシ帯電手段と、を有し、前記第１の磁気ブラシ帯電手段は回転可能な第１の磁性粒子担持体を、前記第２の磁気ブラシ帯電手段は前記第１の磁性粒子担持体と同じ方向に回転可能な第２の磁性粒子担持体を有する帯電装置において、前記第１の磁気ブラシ帯電手段と前記第２の磁気ブラシ帯電手段は前記磁性粒子を共有して使用し、前記第２の磁性粒子担持体の表面に担持された磁性粒子が前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体の対向部へ搬送される磁性粒子量を規制する規制部材を有することを特徴とする帯電装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図３に、本実施例において用いた画像形成装置について模式的に示す。帯電装置として磁性粒子を共有して使用する磁器ブラシ帯電器を用い、被帯電体（像担持体）としてネガ極性のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系感光体ドラムを用いた。
【００２６】
図３に示した画像形成装置において、コピー開始信号が入力されると感光体ドラム１の表面が磁気ブラシ帯電手段である磁気ブラシ帯電器を有する帯電装置３０により所定の電位になるように帯電される。一方、原稿台１０上におかれた原稿Ｇに対し原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサーが一体のユニット９となって原稿を照射しながら走査することにより、その照明走査光の原稿面反射光が、短焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサーに入射される。ＣＣＤセンサーは受光部、転送部、出力部より構成されている。ＣＣＤセンサーに入射した光信号はＣＣＤ受光部において電荷信号に変換され、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送された後、電荷信号は信号出力部において電圧信号に変換され、増幅、低インピーダンス化されてアナログ信号として外部に出力される。こうして得られたアナログ信号は周知の画像処理を行ってデジタル信号に変換されてプリンター部に転送される。プリンター部においては、上記の画像信号を受けてＯＮ、ＯＦＦ発光される像露光手段であるＬＥＤ像露光手段２により、感光ドラム１面上に原稿画像に対応した静電潜像を形成する。
【００２７】
次にこの静電潜像は、トナー粒子を収容した現像手段である現像器４にて現像され、感光ドラム１上にトナー像を得る。このようにして感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写手段である転写装置７によって転写材上に静電転写される。その後転写材は、静電分離されて定着器６へと搬送され、熱定着されて画像が出力される。
【００２８】
一方、トナー像転写後の感光ドラム１の表面は、クリーニング手段であるクリーナー５によって転写残りトナー等の付着汚染物の除去、必要に応じて像露光の光メモリを除去する前露光手段８による露光を受けて繰り返し画像形成に使用される。
【００２９】
上述の感光体ドラム１、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段などの構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やレーザービームプリンタなどの電子写真装置本体に対して着脱可能に構成することもできる。例えば、本実施例における磁気ブラシ帯電装置３０と、現像手段及びクリーニング手段の少なくとも１つを感光体と共に一体に支持してカートリッジ化し、装置本体に設けられたレールなどの案内手段を用いて装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとすることができる。
【００３０】
帯電装置について、図４を用いて説明する。帯電装置３０内の各磁気ブラシ帯電器は磁性粒子を共有して使用しており、それぞれ磁性粒子担持体である帯電スリーブは時計回りに回転し、つまり感光体に対向する部分で同方向に回転し、感光体と磁気ブラシとの接触部における磁性粒子搬送方向は矢印ａのようになっている。感光体と磁気ブラシは接触部においてカウンター回転方向になっている。帯電装置３０は第１の磁気ブラシ帯電手段である第１の磁気ブラシ帯電器３０２と、感光体の接触部における磁性粒子の搬送方向に対して下流側に設けられた第２の磁気ブラシ帯電手段である第２の磁気ブラシ帯電器３０１とを有している。
【００３１】
各磁気ブラシ帯電器は、磁界発生部材であるマグネット３３上に、第１の磁性粒子担持体である第１の帯電スリーブ３２と第２の磁性粒子担持体である第２の帯電スリーブ３１を回転可能に配設し、マグネット３３の磁界により導電性の磁性粒子３５共有してブラシ状に形成し、磁性粒子規制手段３４によって規制され磁性粒子を感光ドラム１（像担持体）に停止、あるいは、回転しながら接触させ、これに電圧を印加することによって帯電が開始される。粒子担持体として帯電スリーブを使わずマグネットに磁性粒子を直接担持させ、磁界発生部材と磁性粒子担持体を兼ねる構成をとっても構わない。
【００３２】
マグネットは複数の磁極を有しており、同極性の磁極が隣接した部分、すなわち反発磁極を第１の帯電スリーブと第２の帯電スリーブの対向部にもってきた。さらに、磁気ブラシが対向する部分における第１の帯電スリーブ内のマグネットの磁極と第２の帯電スリーブ内のマグネットの磁極を反対極性になるようにした。この構成をとることにより、帯電用磁性粒子３５が二つの帯電スリーブ３１，３２の間を通らないようにし、周りを連れ回るようにしている。
【００３３】
上記帯電スリーブ３１，３２は感光ドラム１に対しカウンター方向に回転し、帯電スリーブ３１，３２に、それぞれ帯電電圧を印加することにより、帯電用磁性粒子３５から電荷が感光ドラム１上に与えられ、帯電電圧に対応した電位に近い値に帯電される。
【００３４】
磁気ブラシ帯電装置３０は、磁性粒子規制手段３４と帯電スリーブとの間隔を狭めることによって磁性粒子３５のコート量を減らすことにより、摺擦力を減らし感光ドラム１の寿命を延ばすことが出来る。それと同時に磁性粒子３５と感光ドラム１との接触点が減少するために帯電器の帯電能も低下するが、帯電能の低下分は複数回帯電することにより補うことができる。
【００３５】
帯電用磁性粒子としては、平均粒径が１０〜１００μｍ、飽和磁化が２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ３、抵抗が１０２〜１０１０Ω・ｃｍのものが好ましい。帯電能を良くするには、できるだけ抵抗の低いものを用いる方が良いが、感光ドラムにピンホールのような絶縁の欠陥が存在することを考慮すると１０６Ω・ｃｍ以上のものを用いることが好ましい。
【００３６】
本実施例では、フェライト表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行い、更にカップリング処理を施し、平均粒径が２５μｍ、飽和磁化が２００ｅｍｕ／ｃｍ３、抵抗が５×１０６Ω・ｃｍのものを帯電用磁性粒子として用いた。
【００３７】
本実施例において用いた帯電用磁性粒子３５は、抵抗値は、底面積が２２８ｃｍ２の金属セルに帯電用磁性粒子を２ｇ入れた後６．６ｋｇ／ｃｍ２で荷重し、１００Ｖの電圧を印加して測定した。
【００３８】
本実施例では、純粋に帯電器による削れのみを抽出するため、図３の感光ドラム１の周りは、磁気ブラシ帯電装置３０および前露光ランプ８のみとし、他は除去した。その模式図を図７に示す。
【００３９】
感光ドラム１の直径はφ８０ｍｍ、回転速度は４００ｍｍ／ｓｅｃであり、それに対して、帯電スリーブは第１の帯電スリーブ３２、第２の帯電スリーブ３１共に回転速度が１８０ｍｍ／ｓｅｃ、即ち相対速度５８０ｍｍ／ｓｅｃで帯電を行った。前露光ランプには波長６６０ｎｍのＬＥＤを用い、前露光用電源８１で２０Ｖの電圧を印加することによって、約３７０Ｌｕｘ．ｓｅｃ．の光量で露光させた。
【００４０】
実施例１を説明する前に先に、比較例１の説明を行なう。比較例１として、図７中の磁気ブラシ帯電装置３０に、図４に示す磁気ブラシ帯電器３０を用意した。第１の帯電スリーブ３２、第２の帯電スリーブ３１とも直径はφ１６ｍｍのものを用い、帯電スリーブ３１，３２と感光ドラム１との間隙は約４００μｍ、帯電スリーブ３２と非磁性の規制ブレード３４との間隙は約２００μｍとなるように設定し、帯電容器内には帯電用磁性粒子を３００ｇ投入した。帯電時には、第２の帯電スリーブ３１には帯電バイアス装置３６によって、直流電圧−６００Ｖ、交流電圧３００Ｖｐｐ、周波数１ｋＨｚの帯電バイアスを印加し、第１の帯電スリーブ３２には、直流電圧−５００Ｖ、交流電圧３００Ｖｐｐ、周波数１ｋＨｚの帯電バイアスを印加した。このときの現像位置でのドラム表面電位は、約−４００Ｖであった。
【００４１】
以上の条件において、Ａ４用紙で２００００枚相当の空回転耐久を行い、その前後での感光ドラム１の表層膜厚の差をドラム磨耗量として求めた。表層膜厚には干渉膜厚計を用い、感光ドラムの長手方向についてドラム中央部から両端に向けて４ｃｍおきに７点、周方向について８点、計５６点で膜厚測定を行った。
【００４２】
上記実験を３回繰り返して得られた結果を図８に示す。横軸は長手位置を表し、縦軸は各長手位置でのドラム磨耗量の周方向８点の平均値を表している。この結果は、予想していたよりもドラム磨耗量、磨耗ムラともに大きいものであった。
【００４３】
我々は、その原因が、帯電容器内上部の帯電用磁性粒子３５が第１の帯電スリーブ３２から第２の帯電スリーブ３１にうまく受け渡されずに、両帯電スリーブの間をすり抜け、その結果、第１の帯電スリーブ３２上の帯電用磁性粒子３５のコート量が不均一となり、第２の帯電スリーブ３１と感光ドラム１との摺擦力が全体的あるいは部分的に増大してしまうこと、にあることを突き止めた。
【００４４】
そこで本発明の実施例１として、図７中の磁気ブラシ帯電装置３０に、図５に示す磁気ブラシ帯電装置３０ａを用いたものを用意した。帯電器の構成は図４に示す磁気ブラシ帯電装置３０と略同様であるが、図４の帯電器構成との違いは、第１の帯電スリーブ３２と第２の帯電スリーブ３１との近接部上方に、第１の帯電スリーブ表面の帯電用磁性粒子３５が第１の磁気ブラシ帯電器と第２の磁気ブラシ帯電器の対向部へ搬送される量を規制する規制部材３８を設けたことである。
【００４５】
図５に示す実施例１の磁気ブラシ帯電装置３０ａについても、前記した比較例１の磁気ブラシ帯電装置３０における空回転耐久と同様の条件で、Ａ４用紙２００００枚の空回転耐久を３回行い、得られた結果を図９に示す。この結果から、規制部材を追加することでドラム磨耗量が改善されることがわかった。
【００４６】
さらに上記規制部材３８を追加することによる磁性粒子コート量の影響をみるために以下の実験を行なった。磁性粒子コート量の測定方法としては、図１２に示すような長手方向４０ｍｍ×周方向１２ｍｍの窓およびφ１６ｍｍの極率を持った、磁性粒子コート量測定治具４０（以下測定治具）を作成し、前記測定治具をスリーブ上に突き当て、吸引装置４１によって測定治具の窓内の磁性粒子を吸引し、吸引された磁性粒子量を測定治具の窓の面積で割ることによって、磁性粒子コート量を求めた。測定点としては、第２の帯電スリーブ３１の感光ドラムの対向部であって、第２の帯電スリーブ３１の内部にマグネット３３の磁極が存在する位置の長手方向７点について行なった。
【００４７】
測定結果は、規制部材追加前は平均７０ｍｇ／ｃｍ２で規制制部材追加後は平均６０ｍｇ／ｃｍ２となった。この結果より規制部材の追加により第２の帯電スリーブ３１の磁性粒子のコート量の増大を防止することができることが解った。また磁性粒子コート量のムラを表す、平均値からの振れ幅は、規制部材追加前は±１５ｍｇ／ｃｍ２で規制制部材追加後は±５ｍｇ／ｃｍ２であった。この結果より規制部材を追加することにより粒子担持量、つまりスリーブの磁性粒子コート量が均一化されていることがわかった。
【００４８】
つまり、規制部材３８を追加し、磁性粒子３５の帯電スリーブ間のすり抜けを防止することによって、第１の帯電スリーブ３２の磁性粒子コート量の増大および均一性の悪化を防止でき、ドラム磨耗量、磨耗ムラともに大幅に改善できることがわかった。
【００４９】
本実施例では、規制部材３８として非磁性金属を用い、第１の帯電スリーブ３２との間隙が約４００μｍ、第２の帯電スリーブ３１との間隙が約６００μｍとなるように設定した。このように、帯電スリーブ３１，３２と間隙をおいて規制部材３８を配設することにより帯電スリーブを磨耗させることなく磁性粒子の規制をすることができた。さらに、第１の帯電スリーブ３２と規制部材３８の間隙の大きさを磁性粒子の体積平均粒径以下にすることにより効果的に磁性粒子の規制をすることができる。
【００５０】
しかし、これは帯電用磁性粒子３５の規制方法の一例であり、帯電スリーブが磨耗に対して十分に耐性がある場合は帯電スリーブと規制部材を接触させて配設させ規制部材を磁性粒子量が通り抜けないようにしてもよく、規制部材の材質や帯電スリーブとの間隙などの設定については特定するものではない。
【００５１】
（実施例２）
次に、実施例２について説明する。本実施例では、図７中の磁気ブラシ帯電装置３０として、図１に示す磁気ブラシ帯電装置３０ｃを用いて、実施例１と同様な実験を行った。また、本実施例を説明するために比較例として図６に示す磁気ブラシ帯電装置３０ｂを用いて同様の実験を行なった。実施例と比較例の違いは規制部材３８の有無である。
【００５２】
先に、比較例から説明していく。図７の磁気ブラシ帯電装置３０に、比較例として図６に示す磁気ブラシ帯電装置３０ｂを用いた。第１の帯電スリーブ３２の直径はφ２４ｍｍで第２の帯電スリーブ３１の直径はφ１６ｍｍのものを用いた。第１の帯電スリーブ３２には、スリーブに内包されるマグネット３３として、同一極を並べて配置した領域、即ち反発極を二ヶ所設けた。反発磁極の一ヶ所は実施例１と同じように帯電スリーブの対向部に配置し、磁性粒子の連れ回り性をよくしており、もう一ヶ所の反発磁極については実施例２との比較のために配置してある。
【００５３】
帯電スリーブ３１，３２と感光ドラム１との間隙は約４００μｍ、帯電スリーブ３２と非磁性の規制ブレード３４との間隙は約２００μｍとなるように設定し、帯電容器内には帯電用磁性粒子を３００ｇ投入した。帯電時には、第１の帯電スリーブには帯電バイアス装置３６によって、直流電圧−６００Ｖ、交流電圧３００Ｖｐｐ、周波数１ｋＨｚの帯電バイアスを印加し、第２の帯電スリーブには、直流電圧−５００Ｖ、交流電圧３００Ｖｐｐ、周波数１ｋＨｚの帯電バイアスを印加した。このときの現像位置でのドラム表面電位は、約−４１０Ｖであった。
【００５４】
本実施例でも、各帯電スリーブは実施例１と同じように回転しており、帯電装置３０ｂは第１の磁気ブラシ帯電器３０１と第２の磁気ブラシ帯電器３０２を有している。感光ドラム１の直径はφ８０ｍｍ、回転速度は４００ｍｍ／ｓｅｃであり、それに対して、帯電スリーブは第１の帯電スリーブ３２、第２の帯電スリーブ３１共に回転速度が１８０ｍｍ／ｓｅｃ、即ち相対速度５８０ｍｍ／ｓｅｃで帯電を行った。前露光ランプには波長６６０ｎｍのＬＥＤを用い、前露光用電源８１で２０Ｖの電圧を印加することによって、約３７０Ｌｕｘ．ｓｅｃ．の光量で露光させた。
【００５５】
以上の条件において、Ａ４用紙で２００００枚相当の空回転耐久を行い、その前後での感光ドラム１の表層膜厚の差をドラム磨耗量として求めた。表層膜厚には干渉膜厚計を用い、感光ドラムの長手方向についてドラム中央部から両端に向けて４ｃｍおきに７点、周方向について８点、計５６点で膜厚測定を行った。
【００５６】
上記実験を３回繰り返して得られた結果を図１０に示す。横軸は長手位置を表し、縦軸は各長手位置でのドラム磨耗量の周方向８点の平均値を表している。この結果は、比較例１と同様に、ドラム磨耗量、磨耗ムラともに予想よりも大きいものであった。
【００５７】
次に、実施例２について説明する。図７中の磁気ブラシ帯電装置３０として、図１に示す磁気ブラシ帯電装置３０ｃを用いた。帯電器の構成は図６に示す帯電器と略同様である。図６の帯電器構成との違いは、第１の帯電スリーブ３２と第２の帯電スリーブ３１との近接領域に、第１の磁気ブラシ帯電器と第２の磁気ブラシ帯電器の対向部へ搬送される帯電用磁性粒子３５の量を規制する規制部材３８を設けたことである。
【００５８】
第１の帯電スリーブ３２には、スリーブに内包されるマグネット３３として、同一極を並べて配置した領域、即ち反発極を二ヶ所設けている。二ヶ所の反発磁極のうち一ヶ所は実施例１と同じように帯電スリーブの対向部に配置し、磁性粒子の連れ回り性をよくし、もう一ヶ所の反発磁極は規制部材３８の端部に位置するように配設し、磁性粒子を規制しやすくした。本実施例のように第１の帯電スリーブの直径を大きくすると、磁極の配置数を多くすることができ反発極を増やすことが可能であり、また感光ドラム１とのニップ幅も大きく設定することができ帯電性の向上を図ることができる。
【００５９】
規制部材３８の形状を第１の帯電スリーブへ向かうほど下に下がっていくようにし、規制部材の一方の端部を第１の帯電スリーブに内包されるマグネットの磁極の位置まで届く形状とした。このように規制部材は磁性粒子を第２の帯電スリーブから第１の帯電スリーブへ案内する形状にすることで、磁性粒子が円滑に動き、連れ回し性が良く、磁性粒子が帯電スリーブ間を通り抜けることを抑制することができる。
【００６０】
実施例２である磁気ブラシ帯電装置３０ｃについても、前記した比較例２の磁気ブラシ帯電装置３０ｂと同様の条件でＡ４用紙２００００枚の空回転耐久を３回行い、得られた結果を図１１に示す。この結果より規制部材３８を追加することにより、ドラムの磨耗量を減少させられることがわかった。
【００６１】
また、実施例１と同様の方法で、磁性粒子コート量の測定も行なった。測定結果は、規制部材追加前は平均６５ｍｇ／ｃｍ２で規制制部材追加後は平均５５ｍｇ／ｃｍ２となった。この結果より規制部材の追加により第２の帯電スリーブ３１の磁性粒子のコート量の増大を防止することができることが解った。また磁性粒子コート量のムラを表す、平均値からの振れ幅は、規制部材追加前は±１５ｍｇ／ｃｍ２で規制制部材追加後は±５ｍｇ／ｃｍ２であった。この結果より規制部材を追加することにより粒子担持量、つまりスリーブの磁性粒子コート量が均一化されていることがわかった。
【００６２】
この結果から、規制部材３８を追加し、磁性粒子３５の帯電スリーブ間のすり抜けを防止することによって、第１の帯電スリーブ３２の磁性粒子コート量の増大および均一性の悪化を防止でき、ドラム磨耗量、磨耗ムラともに大幅に改善できることがわかった。
【００６３】
本実施例では、規制部材３８として非磁性金属を用い、第１の帯電スリーブ３２との間隙が約３００μｍで、規制部材３８の端部がスリーブ上部の反発極付近に位置するように設定し、第２の帯電スリーブ３１との間隙が約６００μｍとなるように設定した。このように、帯電スリーブ３１，３２と間隙をおいて規制部材３８を配設することにより帯電スリーブを磨耗させることなく磁性粒子の規制をすることができた。さらに、第１の帯電スリーブ３２と規制部材３８の間隙の大きさを磁性粒子の平均粒径以下にすることにより効果的に磁性粒子の規制をすることができる。しかし、これは帯電用磁性粒子３５の規制方法の一例であり、帯電スリーブが磨耗に対して十分に耐性がある場合は帯電スリーブと規制部材を接触させて配設させてもよく規制部材の材質や帯電スリーブとの間隙などの設定については特定しない。
【００６４】
本実施例では磁性粒子を第２の帯電スリーブから第１の帯電スリーブへ案内する形状になっているが、これは本実施例では両磁気ブラシ帯電器が平行に配置されているためであり、必ずしも磁性粒子を案内する機能を有する必要はない。例えば帯電装置が感光ドラムの上方ではなく図７の感光ドラム１の右側に配置し、第２の磁気ブラシ帯電器の下に第１の磁気ブラシ帯電器が配置されるような構成の場合は、第２の磁気ブラシ帯電器において掻き取った磁性粒子は重力により自動的に第１の磁気ブラシに落ちることとなるため、規制部材には掻き取る機能のみがついているだけでもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明のように、第１の磁気ブラシ帯電手段と第２の磁気ブラシ帯電手段は前記磁性粒子を共有して使用し、第２の磁性粒子担持体の表面に担持された磁性粒子が第１の磁性粒子担持体と第２の磁性粒子担持体の対向部へ搬送される磁性粒子量を規制する規制部材を有する構成にすることで、帯電用磁性粒子が第１と第２の磁性粒子担持体の対向部間をすり抜けることが防止され、第２の帯電スリーブの帯電用磁性粒子コート量の増大および均一性の悪化を防ぎ、それにより、感光ドラム表層の磨耗量、磨耗ムラの悪化を防ぐことができ、長期に渡って安定して作動する帯電装置が実現出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例２において用いた帯電装置の模式図
【図２】従来例において用いた画像形成装置の模式図
【図３】本発明において用いた画像形成装置の模式図
【図４】本発明実施例１において比較例に用いた帯電装置の模式図
【図５】本発明実施例１において用いた帯電装置の模式図
【図６】本発明実施例２において比較例に用いた帯電装置の模式図
【図７】本発明実施例において用いた画像形成装置の模式図
【図８】実施例１の結果を示す図その１
【図９】実施例１の結果を示す図その２
【図１０】実施例２の結果を示す図その１
【図１１】実施例２の結果を示す図その２
【図１２】実施例において用いた粒子測定持具
【符号の説明】
１  感光ドラム
２  露光手段
３  コロナ帯電器
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  磁気ブラシ帯電装置
３１  第２の帯電スリーブ
３２  第１の帯電スリーブ
３３  マグネット
３４  規制ブレード
３５  帯電用磁性粒子
３６、３７  帯電バイアス装置
３８  規制部材
３０１  第２の磁気ブラシ帯電器
３０２  第１の磁気ブラシ帯電器
４  現像装置
５  クリーナー
６  定着器
７  転写装置
８  前露光ランプ
８１  前露光用電源
９  スキャナユニット
１０  原稿台
ａ  磁性粒子搬送方向
４０  磁性粒子コート量測定治具
４１  吸引装置
【図１】
2004361561.tif 000003
【図２】
2004361561.tif 000004
【図３】
2004361561.tif 000005
【図４】
2004361561.tif 000006
【図５】
2004361561.tif 000007
【図６】
2004361561.tif 000008
【図７】
2004361561.tif 000009
【図８】
2004361561.tif 000010
【図９】
2004361561.tif 000011
【図１０】
2004361561.tif 000012
【図１１】
2004361561.tif 000013
【図１２】
2004361561.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月20日(2004.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体に磁性粒子を備える磁気ブラシを接触させて被帯電体を帯電するために、第１の磁気ブラシ帯電手段と、前記第１の磁気ブラシ帯電手段と前記被帯電体の接触部における磁性粒子の搬送方向に対して第１の磁気ブラシ帯電手段よりも下流に設けられた第２の磁気ブラシ帯電手段と、を有し、前記第１の磁気ブラシ帯電手段は回転可能な第１の磁性粒子担持体を、前記第２の磁気ブラシ帯電手段は、前記第１の磁性粒子担持体と感光体と対向する部分で同じ方向に回転可能な第２の磁性粒子担持体を有する帯電装置において、
前記第１の磁気ブラシ帯電手段と前記第２の磁気ブラシ帯電手段は前記磁性粒子を共有して使用し、前記第２の磁性粒子担持体の表面に担持された磁性粒子が前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体の対向部へ搬送される磁性粒子量を規制する規制部材を有することを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記規制部材は第２の磁性粒子担持体から第１の磁性粒子担持体へ磁性粒子を案内することを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
【請求項３】
前記第２の磁性粒子担持体は内部に複数の磁極を持つ磁界発生部材を有し、同極性の前記磁極が隣接して存在する領域近傍に、前記規制部材の端部を配設することを特徴とする請求項１または２記載の帯電装置。
【請求項４】
前記規制部材と前記第２の磁性粒子担持体は間隙を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の帯電装置。
【請求項５】
前記間隙は、磁性粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項４記載の帯電装置。
【請求項６】
前記第１の磁気ブラシ帯電手段及び第２の磁気ブラシ帯電手段は、前記磁性粒子を磁気的に拘束するための複数の磁極を備える磁界発生部材を有し、前記複数の磁極は、隣接する互いに同極性の磁極を備えることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の帯電装置。
【請求項７】
前記同極性の磁極が隣接して配置される領域が、前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体の対向部に有り、かつ対向する前記磁極どうしが前記第１の磁性粒子担持体側と前記第２の磁性粒子担持体側とで反対極性であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の帯電装置。
【請求項８】
前記被帯電体は、アモルファスシリコン系感光体であることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の帯電装置。
【請求項９】
画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、請求項１乃至８いずれか記載の帯電装置と前記被帯電体とを有し、前記被帯電体は像担持体であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
前記請求項１乃至８のいずれかに記載の帯電装置と被帯電体を有し、前記被帯電体は感光体であり、前記感光体に対し露光を行い静電潜像を形成する像露光手段と、前記静電潜像をトナーで現像しトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段を有することを特徴とする画像形成装置。