(57)【要約】【課題】複数の磁気ブラシ帯電器により感光体を帯電する帯電装置において、残トナー等による磁気ブラシ帯電器の汚染を防ぎ、高寿命な帯電装置を提供すること。【解決手段】複数の磁気ブラシ帯電器により感光体の帯電を行なう帯電装置において、第１の磁気ブラシ帯電器３０と、この第１の磁気ブラシ帯電器よりも前記被帯電体の移動方向下流側に設けられた第２の磁気ブラシ帯電器３１、とを有する帯電装置において、単位時間あたりの磁性粒子入れ替え量が第２の磁気ブラシ帯電器３１より第１の磁気ブラシ帯電器３０の方を多くする。【選択図】      図２
2004279807.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の磁気ブラシ帯電器と、この第１の磁気ブラシ帯電器よりも前記被帯電体の移動方向下流側に設けられた第２の磁気ブラシ帯電器と、を有する帯電装置において、
前記磁性粒子の少なくとも一部を入れ替える磁性粒子入れ替え手段を有し、この磁性粒子入れ替え手段による単位時間当たりの磁性粒子の入れ替え量は、前記第１の磁気ブラシ帯電器の方が前記第２の磁気ブラシ帯電器よりも多いことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記帯電装置を利用して前記被帯電体には像が形成され、この像は転写材に転写可能であり、前記磁性粒子入れ替え手段による磁性粒子の入れ替えタイミングは、転写材の出力枚数に応じて決められることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
【請求項３】
前記帯電装置を利用して前記被帯電体にはトナー像が形成され、前記磁性粒子入れ替え手段による磁性粒子の入れ替えタイミングは、トナー使用量に応じて決められることを特徴とする請求項１又は２記載の帯電装置。
【請求項４】
前記磁性粒子入れ替え手段による磁性粒子の単位時間当たりの入れ替え回数は、前記第１の磁気ブラシ帯電器の方が前記第２の磁気ブラシ帯電器よりも多いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項５】
前記磁性粒子入れ替え手段による磁性粒子の１回の入れ替えタイミングにおける入れ替え量は、前記第１の磁気ブラシ帯電器の方が前記第２の磁気ブラシ帯電器よりも多いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項６】
前記磁性粒子入れ替え手段は、前記磁性粒子を搬送するスクリューであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項７】
前記被帯電体が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６のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項８】
前記第１の磁気ブラシ帯電器と前記第２の磁気ブラシ帯電器は、複数の磁極を持つマグネットを有し、前記複数の磁極は、隣接して設けられた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７いずれかに記載の帯電装置。
【請求項９】
前記第１の磁気ブラシ帯電器と前記第２の磁気ブラシ帯電器は、磁性粒子を被帯電体に接触させて電荷を直接注入して帯電を行なうことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の帯電装置。
【請求項１０】
画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記請求項１乃至９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１１】
前記請求項１乃至９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露光手段と、前記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】
（１）画像形成プロセス
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が図４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４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被帯電体（像担持体）である感光体ドラム１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受光部において光信号が電荷信号に変えられ、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、出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。得られたアナログ信号は周知の画像処理を行なってデジタル信号に変換してプリンター部に送られる。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】
次にこの静電潜像をトナー粒子を収容した現像手段である現像器４にて現像し、感光ドラム１上にトナー像を得る。
【０００５】
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。
【０００６】
一方、トナー像転写後の感光ドラム１の面は、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。
上述の感光体ドラム１、帯電装置、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ー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、帯電装置と、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電子写真装置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。
【０００７】
▲２▼ａ−Ｓｉ系感光体
前述した画像形成プロセスにおいて用いられる被帯電体としては、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。）等がよく用いられている。特に、前記、ａ−Ｓｉ系感光体は、表面硬度が高く、半導体レーザなどに高い感度を示し、しかも繰返し使用による劣化もほとんど認められないことから、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。しかし、従来ａ−Ｓｉ系感光体においては数１０Ｖの帯電ムラが発生する問題が生じていた。これは以下のような理由で発生していた。
【０００８】
ａ−Ｓｉ系感光体の製造方法は、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や長手方向に膜厚ムラや組成ムラができてしまう。この膜厚ムラにより静電容量の違いができ帯電能の差が生じる現象とともに、前周の光メモリーを消すために用いる前露光による帯電−現像間での暗状態での電位減衰（以降、暗減衰と呼ぶ）が、膜厚や組成の違いによって差が生じ現像部における電位ムラをより増大させるためである。
【０００９】
このような問題点に対して、例えば複数回帯電を行うという方法が有効である。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。
【００１０】
▲３▼磁気ブラシ帯電器
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、導電性ローラを用い直接放電で帯電を行うローラ帯電方式、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。
【００１１】
この中で、コロナ帯電方式やローラ帯電方式は放電を用いるため放電生成物が表面に付着しやすく、またａ−Ｓｉ系感光体は表面高度が非常に高く磨耗しにくいため放電生成物が表面に残存しやすく、高湿環境下等で水分の吸着等による静電潜像が形成された感光体表面上の電荷の面方向へ移動に伴う画像流れ現象が発生する問題がある。
【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。また、注入帯電は放電帯電よりも帯電能が高く、電位収束性が高いため、電位ゴーストや電位ムラについて大きく改善される。
【００１３】
注入帯電方式の一つである磁性粒子を用いた磁気ブラシ帯電器は、粒子を用いるため感光体に接触する比表面積がローラ帯電等の接触帯電器に比べて大きいため汚染に強く、また、ローラ帯電等のように通電で抵抗が大幅にアップするようなことがないため帯電器寿命は長い。
【００１４】
以上のような点からａ−Ｓｉ系感光体を帯電するのに磁気ブラシ帯電器を用いることが適している。
【００１５】
以下に本発明と技術分野の関連性が高いものを列記する。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００１−０４２６００号公報
【特許文献２】
特開２００１−０４２６０１号公報
【特許文献３】
特開２００１−０４２６０６号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
磁気ブラシ帯電器は、マグネットローラ等高価な部品を複数必要としコストが高くなるため、通常の帯電器以上に長期的な使用を可能にし、ランニングコストの低減をする必要がある。特に、ａ−Ｓｉ系感光体のような高寿命の感光体共に使用する場合においては、帯電器等の感光体周りのパーツを高寿命化し、ランニングコストを低減させることにより、高寿命の感光体という優位性を大きくする効果もある。
【００１８】
他の帯電器より耐久性に優れた磁気ブラシ帯電器といえども、長期にわたり耐久を行なっていくとクリーナをすり抜けた現像剤やトナーが少しずつ混入してくるため、磁性粒子の表面を徐々に汚染し少しずつではあるが帯電性が低下してくる。
【００１９】
前述したように、ａ−Ｓｉ系感光体のような被帯電体に対して、複数回の帯電を行ない、特に、複数の帯電器として、被帯電体移動方向に対し上流側に配置された第１の磁気ブラシ帯電器と、下流側に配置された第２の磁気ブラシ帯電器としたとき、この磁性粒子の汚染は、第１の磁気ブラシ帯電器がより顕著である。これは、クリーナをすり抜けた外添剤やトナーは第１の磁気ブラシ帯電器でほとんど捕獲されるため、第２の磁気ブラシ帯電器以降には多くは到達しないためである。
【００２０】
そこで、本発明の目的としては複数の磁気ブラシ帯電器において帯電を行う構成において、特に第１の磁気ブラシ帯電器における帯電能の低下を防ぎ、帯電器の寿命を長くすることを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は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。
【００２２】
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の磁気ブラシ帯電器と、この第１の磁気ブラシ帯電器よりも前記被帯電体の移動方向下流側に設けられた第２の磁気ブラシ帯電器と、を有する帯電装置において、
前記磁性粒子の少なくとも一部を入れ替える磁性粒子入れ替え手段を有し、この磁性粒子入れ替え手段による単位時間当たりの磁性粒子の入れ替え量は、前記第１の磁気ブラシ帯電器の方が前記第２の磁気ブラシ帯電器よりも多いことを特徴とする帯電装置。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本実施例について図１に示すような画像形成装置を用いて説明していく。ポジ帯電極性のアモルファスシリコン感光体を２つの磁気ブラシ帯電器により帯電する場合について述べる。帯電工程に磁気ブラシ帯電器を３０，３１に示すように２つ設け、２回帯電を行うこと以外は従来例と同様の工程にて画像出力が可能となっている。
【００２４】
ここで、図５は、本実施例において用いたポジ帯電性のａ−Ｓｉ系感光体の構造を示す模式的な断面図である。
【００２５】
図５に示すａ−Ｓｉ系感光体は、Ａｌなどからなる導電性支持体２０１と、導電性支持体２０１の表面上に順次堆積された感光層２０５（電荷注入阻止層２０２および光導電性を示す光導電層２０３）と表面層２０４とからなる。ここで、電荷注入阻止層２０２は導電性支持体２０１から光導電層２０３への電荷の注入を阻止するためのものであり、必要に応じて設けられる。また、光導電層２０３は少なくともシリコン原子を含む非晶質材料で構成され、光導電性を示すものである。さらに、表面層２０４はシリコン原子と炭素原子（さらに、必要により水素原子あるいはハロゲン原子またはその両方の原子）を含み、電子写真装置における潜像を保持する能力をもつものである。
【００２６】
ａ−Ｓｉ系感光体はその製造方法が、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膜厚ムラや組成ムラができてしまう。これにより、従来から現像部において、数１０Ｖ程度の電位ムラが発生してしまっていた。これは、膜厚ムラにより静電容量の違いができ帯電能の差が生じるの現象とともに、前周の光メモリーを消すために用いる前露光による帯電−現像間での電位減衰が、膜厚や組成によって差が生じ現像部における電位ムラをより増大させることにより発生する。
【００２７】
上記の光メモリーについて説明すると、ａ−Ｓｉ系感光体を帯電し像露光を行うと光キャリアを生成し電位を減衰させる。しかしこのとき、ａ−Ｓｉ系感光体は多くのタングリングボンド（未結合手）を有しており、これが局在準位となって光キャリアの一部を捕捉してその走行性を低下させ、あるいは光生成キャリアの再結合確率を低下させる。したがって、画像形成プロセスにおいて、露光によって生成された光キャリアの一部は、次工程の帯電時にａ−Ｓｉ系感光体に電界がかかると同時に局在準位から開放され、露光部と非露光部とでａ−Ｓｉ系感光体の表面電位に差が生じて、これが最終的に光メモリーとなる。
【００２８】
そこで、前露光工程において均一露光を行うことによりａ−Ｓｉ系感光体内部に潜在する光キャリアを過多にし全面で均一になるようにして、光メモリーを消去することが一般的である。このとき、前露光源８から発する前露光の光量を増やしたり、前露光の波長をａ−Ｓｉ系感光体８の分光感度ピーク（約６８０〜７００ｎｍ）に近づけることにより、より効果的に光メモリ（ゴースト）を消去することが可能である。
【００２９】
しかしながら、上記のようにａ−Ｓｉ系感光体に例えば膜厚ムラが存在すると、光導電層間にかかる電界が異なるため、上記局在準位からの光キャリアの開放に差が生じ、膜厚が薄い部分ほど電位減衰が大きく、帯電部でたとえ均一に帯電できたとしても、現像部では電位ムラが生じてしまう。また、帯電能についても膜厚が薄い部分ほど静電容量が大きくなるため不利となり、帯電能が低下してくると上記の現像部での帯電ムラはより顕著となってしまう。この電位ムラは、画像露光を行った場合にも残り、現像行程を行うと特に目に認識されやすい低濃度領域で顕著な濃度ムラとして現れる。
【００３０】
また、ａ−Ｓｉ系感光体は膜厚が一定の場合においても製法上周方向や長手方向について組成ムラができやすく光キャリアの発生量が面内で差が生じ、前記と同様に暗減衰が面方向で一定にならないことによる電位ムラは生じる場合が多かった。
【００３１】
このような、光キャリアに起因される暗減衰や電位ムラを軽減する方法として複数回帯電を行う方法がある。第１の帯電において光キャリアを大幅に減らすことにより、第２の帯電後の暗減衰を大幅に軽減することが可能になるため、電位ムラや電位ゴーストを大幅に改善できる。
【００３２】
ここで、前述のａ−Ｓｉ系感光体の帯電部材としては、従来からコロナ帯電を用いた装置が実用化されている。しかし、ａ−Ｓｉは比誘電率が１１〜１２と有機感光体に比べ大きいため、静電容量が大きくなり、それに伴い帯電能の低下、放電による潜像の流れによる画像流れ等が発生しやすくなる。
【００３３】
これに対して、帯電部材として磁気ブラシ等接触帯電部材を用い感光体に対して十分な接触状態を保つ条件で、ａ−Ｓｉ系感光体を帯電すると、ａ−Ｓｉ系感光体表面が１０９〜１０１４Ω・ｃｍの材質からなる層により形成されていることにより、接触帯電部材に印加したバイアスのうちの直流成分とほぼ同等の帯電電位を像担持体表面に得ることが可能である。このような磁気ブラシによる帯電方法は、放電を用いずに電荷を直接感光体に注入し帯電を行うため、注入帯電と称する。この注入帯電を用いれば、像担持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。また、帯電能の低下や画像流れが防止できるとともに、印加した電圧近傍に帯電されるため電位の制御を行うことも容易となる。
【００３４】
図２は本実施例で用いた帯電装置である。図２中３０、３１は本実施例において用いた磁気ブラシ方式の注入帯電器である。本実施例においては磁気ブラシ帯電器を感光体の移動方向（回転方向）に対し２つ設けている。このとき本実施例においては、帯電装置の未使用状態において、第１の磁気ブラシ帯電器３０内には磁性粒子が１００ｇ収容され、第２の磁気ブラシ帯電器３１内には磁性粒子が６０ｇ収容されている。また、第１、及び第２の磁気ブラシ帯電器内には、磁性粒子の回収と補給を可能とするための磁性粒子入れ替え手段であるスクリュー３０５、３０６が設けられている。本実施例においては感光体長手方向手前側にある磁性粒子供給容器（不図示）から未使用の磁性粒子が供給され、感光体長手方向奥側にある磁性粒子回収容器（不図示）へ使用済みの磁性粒子が回収される。
【００３５】
磁気ブラシ帯電器は導電性の磁性粒子を直接マグネット、あるいは、マグネットを内包するスリーブ上に磁気的に拘束して担持させ、停止、あるいは、回転しながら像担持体に接触させ、これに電圧を印加することによって帯電が開始される。本実施例で用いた磁気ブラシ帯電器３０、３１は、内部に図２のように４極構成の固定（非回転の）マグネット３０２が設けられ、回転自在の非磁性の帯電スリーブ３０３上に、磁性粒子規制手段３０１によって規制された帯電用磁性粒子３０４が磁界によってブラシ状に形成されて、帯電スリーブ３０３の回転にともない帯電用磁性粒子３０４が搬送される。また、上記帯電スリーブ３０３は感光ドラム１に対し帯電スリーブ３０３と感光ドラム１との対向部において、カウンター方向に回転しており、感光ドラム１の回転速度３００ｍｍ／ｓｅｃに対し帯電スリーブ３０３は２５０ｍｍ／ｓｅｃで回転している。上記帯電スリーブ３０３に、帯電電圧を印加することにより、帯電用磁性粒子３０４から電荷が感光ドラム１上に注入して与えられ、帯電電圧に対応した電位に近い値に帯電される。
【００３６】
磁気ブラシ帯電器３０、３１において、感光ドラム１に対して形成される帯電用磁性粒子３０４の接触ニップ幅は４ｍｍになるよう調整されている。また、帯電用磁性粒子としては、粒径が平均粒径が１０〜１００μｍ、飽和磁化が２０〜２５０ｅｍｕ／ｃｍ３、抵抗が１０２〜１０１０Ω・ｃｍのものが、好ましく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。帯電性能を良くするにはできるだけ抵抗の小さいものを用いる方がよいので、本実施例においては、平均粒径２５μｍ、飽和磁化２００ｅｍｕ／ｃｍ３、抵抗が５×１０６Ω・ｃｍの帯電用磁性粒子を用いた。また本実施例において用いた帯電用磁性粒子は、フェライト表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったものを用いている。
【００３７】
ここで、帯電用磁性粒子の抵抗値は、底面積が２２８ｍｍ２の金属セルに帯電用磁性粒子を２ｇ入れた後、６．６Ｋｇ／ｃｍ２で加重し、１００Ｖの電圧を印加して測定している。
また、本実施例において磁気ブラシ帯電器に対して印加したバイアスは、第１の磁気ラシ帯電器には５５０Ｖの直流電圧を、第２の磁気ブラシ帯電器には５００Ｖの直流電圧を非磁性スリーブに対して印加している。このように電圧を印加して帯電工程を行うと、第１の磁気ブラシ帯電器により感光体が５５０Ｖ近傍まで帯電された後に、ａ−Ｓｉ感光体を用いていることにより暗減衰による電位減衰が生じ、第２の磁気ブラシ帯電器の帯電直前においては５００Ｖ弱に減衰している。引き続き第２の磁気ブラシ帯電器で帯電を行うと、第１の磁気ブラシ帯電器によって５００Ｖ弱に帯電が施されているため、帯電ニップ内においては印加電圧に収束させるための帯電時間が充分取れるため、電位ムラのない均一な帯電状態が実現できる。また、第１の磁気ブラシ帯電において帯電した後に暗減衰を起こしているため、光キャリアを大幅に減らすことができ、第２の帯電後の暗減衰を大幅に軽減することが可能になる。このため、暗減衰の差によって生じる電位ムラや帯電不良による電位ムラ等について大幅に改善することができる。
【００３８】
本実施例においては前記のように、第１の磁気ブラシ帯電器には磁性粒子が１００ｇ収容され、第２の磁気ブラシ帯電器には磁性粒子が６０ｇ収容されている。また、前記のように磁気ブラシ帯電器には磁性粒子入替手段であるスクリュー３０５，３０６が設けられている。本実施例においてスクリュー３０５は、スクリュー３０６より径が大きく構成されており、同じ回転速度、同じ時間だけ回転したとしても第１の磁気ブラシの粒子入れ替え量が第２の磁気ブラシの入れ替え量より多くなるようになっている。即ち、磁性粒子入れ替え手段による単位時間当たりの磁性粒子の入れ替え量は、第１の磁気ブラシ帯電器の方が第２の磁気ブラシ帯電器よりも多くなるようにしている。前記単位時間の時間とは、磁性粒子入れ替え手段が入れ替え動作を行なっている時間のことではなく、磁性粒子入れ替え手段が入れ替え動作を行なっている時間も入れ替え動作を行なっていない時間も合わせた時間である。
【００３９】
粒子入れ替え手段は所定の入れ替えタイミングに応じてスクリューを回転させ粒子の入れ替えを行なう。本実施例における粒子入れ替え手段の入れ替えタイミングは転写材の出力枚数１０００枚ごとに１回と設定されている。入れ替えタイミングごとにスクリュー３０５が所定の時間だけ回転をし第１の磁気ブラシ３０の磁性粒子０．５ｇを磁性粒子回収容器（不図示）に回収し、新しい磁性粒子０．５ｇを磁性粒子供給容器（不図示）から供給する。同時にスクリュー３０６がスクリュー３０５と同じ時間同じ回転速度で回転をし第２の磁気ブラシ３１の磁性粒子０．１ｇを磁性粒子回収容器（不図示）に回収し、新しい磁性粒子０．１ｇを磁性粒子供給容器（不図示）から供給する。入れ替えタイミングとしては本実施例のように転写材の出力枚数に応じて決めても良いし、たとえばトナーを１００ｇ使ったら入れ替えタイミングとするという様にトナーの使用量に応じて決定されても良い。
【００４０】
なお、本実施例ではスクリューの径の大きさで粒子の入れ替え量を第１の磁気ブラシが第２の磁気ブラシよりも多くなるようにしているが、スクリューの径は同じだがスクリューの回転速度を変える等の方法を用いてもかまわない。また、上記実施例では同じ入れ替えタイミングにおいて入れ替え量に差をつけることで第１の磁気ブラシの入れ替え量が第２の磁気ブラシよりも多くなるようにしている。しかしながら、一回の入れ替えタイミングにおける磁性粒子の入れ替え量を第１の磁気ブラシ、第２の磁気ブラシ共に同じとしておいて、第１の磁気ブラシの入れ替えタイミングを第２の磁気ブラシの入れ替えタイミングより頻繁にすることで単位時間当たりの磁性粒子の入れ替え量を、第１の磁気ブラシ帯電器の方が第２の磁気ブラシ帯電器よりも多くするようにしても良い。即ち、第１の磁気ブラシ帯電器の単位時間あたりの入れ替え回数を第２の磁気ブラシ帯電器の単位時間あたりの入れ替え回数より多くしてもかまわない。さらにスクリューの径、回転速度、単位時間あたりの入れ替え回数を磁気ブラシ帯電器毎に異なるように組み合わせた構成でもかまわない。
【００４１】
図６は、画像比率７％の原稿を出力し耐久を行なった場合の現像位置における電位の推移をあらわしており、図７は、前記条件における電位ムラの推移をあらわしている。比較例として、第１の磁気ブラシ帯電器、第２の磁気ブラシ帯電器ともに磁性粒子の入替が１０００枚ごとに０．１ｇの場合、第１の磁気ブラシ帯電器は１０００枚の画像出力ごとに０．１ｇの磁性粒子が入れ替えられ、第２の磁気ブラシ帯電器は１０００枚の画像出力ごとに０．５ｇの磁性粒子が入れ替えられるについて検討した。図６、図７のように、第１の磁気ブラシ帯電器は１０００枚の画像出力ごとに０．５ｇの磁性粒子が入れ替えられ、第２の磁気ブラシ帯電器は１０００枚の画像出力ごとに０．１ｇの磁性粒子が入れ替えられた本実施例の場合は、他の比較例に比べ帯電電位の推移及び電位ムラの推移について良好であることがわかる。
【００４２】
これは、磁性粒子の汚染は第１の磁気ブラシ帯電器において顕著であるため、比較例のように第１の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子を入れ替えない場合や磁性粒子の入替量が少ない場合には１０万枚程度までは問題なく帯電できるが、それ以降第１の磁気ブラシ帯電器の帯電能が徐々に帯電能が低下してきてしまう。第１の磁気ブラシ帯電器の帯電能が低下してきてしまうと，第２の磁気ブラシ帯電器の帯電能が高い場合でも、前述の複数帯電によって光キャリアを低減する効果が低くなるため帯電電位が低下してしまう。また、第１の磁気ブラシ帯電器の帯電能が低くなり帯電電位ムラが大きくなってしまうと第２の磁気ブラシ帯電器で充分にならすことができなくなり電位ムラも増加してしまう。このため、比較例の例えば、第１の磁気ブラシ帯電器は１０００枚の画像出力ごとに０．１ｇの磁性粒子が入れ替えられ、第２の磁気ブラシ帯電器は１０００枚の画像出力ごとに０．５ｇの磁性粒子が入れ替えられ、トータルでは本実施例と同量の磁性粒子が入れ替えられていても、帯電電位や電位ムラに差が生じてしまう。
【００４３】
本実施例のように第１の磁気ブラシ帯電器は１０００枚の画像出力ごとに０．５ｇの磁性粒子が入れ替えられ、第２の磁気ブラシ帯電器は１０００枚の画像出力ごとに０．１ｇの磁性粒子が入れ替えられるにより、汚染の影響を大幅に低減することが可能となり長期にわたり帯電能を維持することが可能になったため、複数帯電のメリットである光キャリアの低減が実現できるとともに電位ムラについても第１の帯電時にも均一帯電が可能なため、第２の帯電器で更にならすことにより充分に低いレベルを維持することが可能となった。
【００４４】
第２の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子の汚染は第１の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子の汚染に比べ少ないため、第２の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子の入れ替え量は第１の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子の入れ替え量よりも少なくてすみ、第２の磁気ブラシ帯電器における磁性粒子の消費量を抑えることがでた。また第２の磁気ブラシ帯電器の帯電容器をコンパクトに設計することが可能となった。第２の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子の入替量は第１の磁気ブラシ帯電器に比べ少なくて構わないが、比較例の第１の磁気ブラシ帯電器、第２の磁気ブラシ帯電器ともに磁性粒子の入替が１０００枚ごとに０．１ｇの場合と、第１の磁気ブラシ帯電器は１０００枚の画像出力ごとに０．１ｇの磁性粒子が入れ替えられ、第２の磁気ブラシ帯電器は１０００枚の画像出力ごとに０．５ｇの磁性粒子が入れ替えられた場合において比較すると、第２の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子入替量が、１０００枚あたり０．５ｇの方が若干良好なことから、第２の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子も若干は汚染が生じていることがわかる。本実施例においては、画像比率７％の原稿を出力し耐久を行なったため、第２の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子入替量を１０００枚あたり０．５ｇとしたが、例えば画像比率が高い画像ばかり出力するような場合には場合等には第２の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子の入替量も、それあわせて多少増やすことが好ましい。
【００４５】
また、上記実施例において第１の磁気ブラシ帯電器の粒子の入れ替え量を、磁気ブラシ帯電器内の磁性粒子収容量に対する重量％として考えると、第１の磁気ブラシ帯電器内の収容量１００ｇで磁性粒子入れ替え量が０．５ｇであるので、画像形成１０００枚あたり０．５重量％の磁性粒子の入れ替えを行なっている。帯電ムラを防止する観点から、第１の磁気ブラシ帯電体の磁性粒子入れ替え量は、画像形成１０００枚あたり第１の磁気ブラシ帯電器内の磁性粒子収容量に対して少なくとも０．３重量％以上とすることが好ましい。つまり、１枚あたりに換算すると磁性粒子の収容量に対して０．００３重量％以上の入れ替えをするのが好ましい。
【００４６】
ただし、磁性粒子の入れ替え量は本実施例の磁性粒子やトナー及びクリーニング装置等の条件下においてのものであり、すべての構成において決まるものではない。例えば汚染しやすい磁性粒子やトナー、クリーニング性能の悪いクリーニング装置を用いた場合などはより多くの入れ替えが求められるし、逆に少ない入れ替え量でも帯電性能が保たれる場合もある。
【００４７】
ただ、いずれの場合においても第１の磁気ブラシ帯電器の方が汚染しやすいということには変わりがなく、第１の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子の入れ替え量を第２の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子の入れ替え量よりも多くすることが必要となる。
【００４８】
（実施例２）
実施例１においては、図２ように第１の磁気ブラシ帯電器の非磁性スリーブ内のマグネットについて、４極構成のマグネットを用いたが、本実施例においては図３ように５極構成のマグネットを用いた。具体的にはスクリュー３０７、３０８近傍に対向するように同極の磁極を隣接して設け非磁性スリーブ上にコーティングされた磁性粒子を磁力によって剥ぎ取る構成になっている。このように反発極を設けた５極構成のマグネットを用いると、磁性粒子の循環が良好に行なわれ一部の磁性粒子のみ汚染が促進するのを防止することが可能となる。また、非磁性スリーブから磁性粒子を一度剥ぎ取る構成のため磁性粒子の入替を行うにも都合が良い。本実施例においては反発極近傍にスクリューを設け磁性粒子の補給と排出を行なうことにより磁性粒子の入替を効率良く行なうことが可能となっている。その他の構成としては実施例１と同じである。
【００４９】
本実施例の粒子入れ替え手段はは同径のスクリュー３０７、３０８を用いている。粒子の供給回収の方法は実施例１と同じだが、入れ替えタイミングは出力枚数３０００枚の間に第１の磁気ブラシ帯電器は５回、第２の磁気ブラシ帯電器は１回の入れ替えタイミングを設定し、それぞれの入れ替えタイミングにおいて第１の磁気ブラシ帯電器、第２の磁気ブラシ帯電器共に０．３ｇの粒子を入れ替えた。本実施例のような構成においても、実施例１と比較して同等の耐久性を保つことが可能となり、長期にわたり高安定、高精度の帯電を行うことが可能となった。
【００５０】
実施例１、２においては、磁気ブラシ帯電器について、非磁性スリーブ内に固定マグネットを設け非磁性スリーブを回転させることにより、磁性粒子を搬送する構成をとったが、本発明はこのような構成に限られるものではなく、例えばマグネットローラに直接磁性粒子を担持してマグネットローラ自体の回転により磁性粒子を搬送する構成や、非磁性スリーブ内に回転するマグネットローラが配置され、マグネットローラの回転方向の逆方向に磁性粒子が搬送されることにより帯電を行う方法等においても適応可能である。複数の磁気ブラシ帯電器によって帯電工程を行う構成において、磁気ブラシ帯電器に収容される磁性粒子の入替量が第１の磁気ブラシ帯電器について、他の磁気ブラシ帯電器の磁性粒子入替量と比較して多い場合のすべての場合において効果が得られる。
磁性粒子の入替方法については、実施例１，２においては非磁性スリーブ近傍にスクリューを設け、磁性粒子の供給と排出を行なったが、本発明は本構成に限られるわけではなく撹拌羽根やスクレーパーなどを用いて入替を行なう系についても適応可能である。
【００５１】
また、実施例１，２においては、磁性粒子の入替タイミングについて一定枚数（実施例中では１０００枚）ごとに磁性粒子の入替を行なうシーケンスを取ったが、例えば一定のトナー消費量をタイミングにとって磁性粒子の入替を行なっても可能である。一定のトナー消費量の測定方法としては現像容器内の静電容量の変化により現像容器内のトナー残量を検知する、露光手段の積算露光量により間接的に測定する等を行なうことができ、方法について限定されない。
【００５２】
また実施例１、２においては入替タイミングは同じで入替量が違う方法をとったが、入替量が同じで入替タイミングの間隔が第１の磁気ブラシ帯電器の方が第２の磁気ブラシ帯電器よりも短い間隔で行われる方法でも構わない。
【００５３】
更に、入替量についても実施例１，２については少量ずつ入れ替える方法を取っているが、一度に帯電容器内のほとんどの磁性粒子を入れ替える方法をとっても構わない。この場合には上記のように入替量が同じで入替タイミングの間隔が第１の磁気ブラシ帯電器の方が第２の磁気ブラシ帯電器よりも短い間隔で行われる方法をとることにより可能となる。
【００５４】
以上のように入替方法についても、実施例１，２のような方法に限られるわけではなく第１の磁気ブラシ帯電器において入れ替えられる磁性粒子の量が、第２の磁気ブラシ帯電器において入れ替えられる磁性粒子の量よりも、多くなるようなすべての入替方法について本発明は適用される。また、本実施例１，２においては、磁気ブラシ帯電器が２つの場合について述べたが、例えば３つ以上の磁気ブラシ帯電器で帯電を行う場合についても、第１の磁気ブラシ帯電器に収容される磁性粒子の入替量が最も多い場合について本発明は適用される。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明のように、複数の磁気ブラシ帯電器において帯電を行なう場合において、耐久を行なうに伴い外添剤やトナーが混入した場合の汚染による抵抗アップを、一部またはすべての磁性粒子を新しい磁性粒子と入替を行なうことにより帯電性能の低下を防止している。また、この磁性粒子の入替について第１の磁気ブラシ帯電器が汚染しやすいことから、本発明においては第１の磁気ブラシ帯電器の単位時間あたりの磁性粒子の入れ替え量を第２の帯電器に比べ入れ替え量を多くすることにより帯電装置の大きさを小さく抑えながら効率よく実現している。
【００５６】
よって、帯電器の寿命を充分に長くすることができ、コストが多少高くてもランニングコストの面では充分に安くすることができた。またサービスマンのメンテナンス間隔についても広く設定することが可能となり、アモルファスシリコン感光体の高寿命である特徴を充分に生かすことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１，２において用いた画像形成装置の概略図
【図２】本発明の実施例１において用いた磁気ブラシ帯電器の概略図
【図３】本発明の実施例１において用いた磁気ブラシ帯電器の概略図
【図４】従来例において用いた画像形成装置の概略図
【図５】アモルファスシリコン感光体の層構成の一例を示す断面図
【図６】実施例１において用いた磁性粒子の入替量と帯電電位の関係を示す概略図
【図７】実施例１において用いた磁性粒子の入替量と電位ムラの関係を示す概略図
【符号の説明】
１  感光ドラム
２  ＬＥＤ露光手段
３  コロナ帯電器
３０、３１  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
９  スキャナユニット
１０  原稿台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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