(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮上側磁石に一体的に設けた放電電極により、電子写真方式における感光体を帯電させる帯電装置において、
前記浮上側磁石の磁極と同極が対向することにより前記浮上側磁石を磁気浮上させる磁石は、前記感光体の両端部側であって、且つ外側にそれぞれ配置された固定側磁石から構成されており、
前記固定側磁石が、感光体基体の回転軸方向両端部の全周に渡って環状に設けられ、前記固定側磁石の外周側が前記浮上側磁石の前記感光体基体に対向する磁極と同極に着磁された磁極に形成されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記浮上側磁石を該浮上側磁石の浮上方向に案内する案内部材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
前記浮上側磁石が、前記感光体両端部の外側に位置する磁極間を連結し、前記放電電極の弾性変形を規制して保持する、非磁性絶縁材料からなる保持部材を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記放電電極は、前記保持部材の感光体対向面に固設されている絶縁性薄層部材上に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
【請求項５】
前記感光体基体が非磁性体から構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の帯電装置。
【請求項６】
前記感光体が、剛体の円筒状の感光体基体と、該感光体基体の回転軸方向の両端部外周に形成されている段差と、該段差に嵌着されているリング状着磁体とを備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の帯電装置。
【請求項７】
前記感光体及び前記固定側磁石が、無端ベルト状の可撓性部材と、該可撓性部材の回転軸方向の両端部外周に貼着されている可撓性着磁体とから構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の帯電装置。
【請求項８】
前記固定側磁石が、トナー及び／又はキャリヤを磁気吸引しない程度に前記感光体両端から離間して配置されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の帯電装置。
【請求項９】
前記浮上側磁石が、トナー及び／又はキャリヤを磁気吸引しない程度に前記感光体両端から離間して配置されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の帯電装置。
【請求項１０】
前記放電電極が、前記感光体表面に向けて先細の楔形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項１１】
前記放電電極が、樹脂材又は弾性材からなる薄膜で被覆されていることを特徴とする請求項１０に記載の帯電装置。
【請求項１２】
浮上側磁石に一体的に設けた放電電極により、電子写真方式における感光体を帯電させる帯電装置において、
前記浮上側磁石の磁極と同極が対向することにより前記浮上側磁石を磁気浮上させる磁石は、前記感光体の両端部側であって、且つ外側にそれぞれ配置された固定側電磁石から構成されており、
前記電磁石のコイルに供給する電流を制御する制御装置、及び前記放電電極と前記感光体表面との距離を計測する計測手段を備え、
該計測手段により計測された前記距離に基づいて、前記制御装置は、前記コイルに供給する電流の制御量を決定するように制御することを特徴とする帯電装置。
【請求項１３】
前記計測手段が、前記感光体の回転軸方向の異なる位置に配置された複数の計測手段から構成され、該複数の計測手段により計測された複数箇所の距離に基づいて、該距離が同一値になるように、各コイルに供給する電流の制御量を決定するように制御することを特徴とする請求項１２に記載の帯電装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか１項に記載の帯電装置を備えてい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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に備える帯電装置及びそ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】
電子写真方式により画像を形成するためには、電荷担持体トナーを保持するために事前に感光体に正負いずれかの電荷を与える、いわゆる帯電を行わなければならない。
【０００３】
この帯電を行うために、金属細線ワイヤーを用いるコロナ放電を利用したコロナ帯電法が用いられてきた。しかし、このコロナ帯電法を用いた場合には、放電によるオゾンが発生するという問題があった。
【０００４】
そこで、最近では感光体と接触して帯電させる接触帯電法が採用されるようになってきている。この接触帯電法に用いるチャージャの形状としては、回転するローラ方式や非回転のブラシ方式があり、帯電の方式としては電荷注入方式と微小ギャップ放電方式があり、それぞれに一長一短がある。
【０００５】
これらの接触帯電法の特徴は、至近距離での放電ないし電荷注入であるから放電の際のオゾン発生が非常に少ないことである。しかし、接触タイプであることの最大の欠点は、感光体に付着するトナーがその回転中のプロセスで帯電部に来たときに完全に除去出来ないと帯電部に付着して段々蓄積して帯電能を弱め、あるいは再び感光体に転写して画像の汚れを引き起こすことである。
【０００６】
こうした不具合を引き起こさないためには非接触の帯電方式が望ましく、かつオゾン発生を極力減らすためには感光体とチャージャーとのギャップを少なくすることが必要である。
【０００７】
ところが金属細線ワイヤーを用いたコロナ放電では放電しているときの状態を注意深く観察すると分かるように金属細線ワイヤーは振動している。非接触タイプの帯電では微小ギャップであっても原理的にはコロナイオンの移動による帯電であり、パッシェンの法則に基づく空気中大気圧での最小放電開始の距離は約７０μｍである。
【０００８】
振動するワイヤーでこの距離を全幅で確保することは難しく、中央では感光体に接触することも起こり、接触するとその部分で短絡して感光体を破損することもあり、そのために感光体全域に均一に帯電させることが出来ない。
【０００９】
他方、従来のローラ方式で端部等に所定の厚みを持たせて距離を保つことが考えられているが、絶えず感光体と接触して摺動する場合、感光体あるいはローラ摺動部が摩耗してきて繰り返し使用で帯電の均一性が損なわれるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明者らは、オゾンの発生が少なく且つ感光体を均一に帯電することができ、さらには高耐久性を有する帯電装置及び画像形成装置を得るために、本発明の基本発明となる特願２０００−３８７００１を既に出願済みである。この出願では、感光体表面の近傍に放電電極を磁気浮上させて配置した帯電装置を提案した。そして、この帯電装置では、感光体内部に固定側磁石を配置し、感光体外部に放電電極を有する浮上側磁石を配置していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、固定側磁石を感光体内部に設けることは、レイアウトの自由度が限定されてしまうことになり、感光体が小径になるほどその自由度がなくなるという問題があった。
【００１２】
そこで本発明は、感光体内部に固定側磁石を配置しなくても、放電電極および浮上側磁石の浮上が可能な帯電装置および画像形成装置を提供することをその目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、浮上側磁石に一体的に設けた放電電極により、電子写真方式における感光体を帯電させる帯電装置において、前記浮上側磁石の磁極と同極が対向することにより前記浮上側磁石を磁気浮上させる磁石は、前記感光体の両端部側であって、且つ外側にそれぞれ配置された固定側磁石から構成されており、
前記固定側磁石が、感光体基体の回転軸方向両端部の全周に渡って環状に設けられ、前記固定側磁石の外周側が前記浮上側磁石の前記感光体基体に対向する磁極と同極に着磁された磁極に形成されていることを特徴とする帯電装置である。
【００１４】
また、請求項２の発明は、前記浮上側磁石を該浮上側磁石の浮上方向に案内する案内部材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置である。
【００１５】
また、請求項３の発明は、前記浮上側磁石が、前記感光体両端部の外側に位置する磁極間を連結し、前記放電電極の弾性変形を規制して保持する、非磁性絶縁材料からなる保持部材を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電装置である。
【００１６】
また、請求項４の発明は、前記放電電極は、前記保持部材の感光体対向面に固設されている絶縁性薄層部材上に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の帯電装置である。
【００１７】
また、請求項５の発明は、前記感光体基体が非磁性体から構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の帯電装置である。
【００１８】
また、請求項６の発明は、前記感光体が、剛体の円筒状の感光体基体と、該感光体基体の回転軸方向の両端部外周に形成されている段差と、該段差に嵌着されているリング状着磁体とを備えていることを特徴とする１〜５の何れか１項に記載の帯電装置である。
【００１９】
また、請求項７の発明は、前記感光体及び前記固定側磁石が、無端ベルト状の可撓性部材と、該可撓性部材の回転軸方向の両端部外周に貼着されている可撓性着磁体とから構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の帯電装置である。
【００２０】
また、請求項８の発明は、前記固定側磁石が、トナー及び／又はキャリヤを磁気吸引しない程度に前記感光体両端から離間して配置されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の帯電装置である。
【００２１】
また、請求項９の発明は、前記浮上側磁石が、トナー及び／又はキャリヤを磁気吸引しない程度に前記感光体両端から離間して配置されていることを特徴とする１〜８の何れか１項に記載の帯電装置である。
【００２２】
また、請求項１０の発明は、前記放電電極が、前記感光体表面に向けて先細の楔形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置である。
【００２３】
また、請求項１１の発明は、前記放電電極が、樹脂材又は弾性材からなる薄膜で被覆されていることを特徴とする請求項１０の何れかに記載の帯電装置である。
【００２４】
また、請求項１２の発明は、浮上側磁石に一体的に設けた放電電極により、電子写真方式における感光体を帯電させる帯電装置において、前記浮上側磁石の磁極と同極が対向することにより前記浮上側磁石を磁気浮上させる磁石は、前記感光体の両端部側であって、且つ外側にそれぞれ配置された固定側電磁石から構成されており、前記電磁石のコイルに供給する電流を制御する制御装置、及び前記放電電極と前記感光体表面との距離を計測する計測手段を備え、該計測手段により計測された前記距離に基づいて、前記制御装置は、前記コイルに供給する電流の制御量を決定するように制御することを特徴とする帯電装置である。
【００２５】
また、請求項１３の発明は、前記計測手段が、前記感光体の回転軸方向の異なる位置に配置された複数の計測手段から構成され、該複数の計測手段により計測された複数箇所の距離に基づいて、該距離が同一値になるように、各コイルに供給する電流の制御量を決定するように制御することを特徴とする請求項１２に記載の帯電装置である。
【００２６】
また、請求項１４の発明は、請求項１〜１３の何れか１項に記載の帯電装置を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の前提となる磁気浮上帯電方式及び本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の前提となる磁気浮上帯電方式の帯電装置を備える一参考形態の画像形成装置の概略図である。
【００２８】
図１に示すように、この非接触方式の帯電装置を備えた画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体ドラム１Ａと、感光体ドラム１Ａに非接触で帯電処理を行う帯電装置２と、レーザ光、原稿の反射光等の露光部３と、感光体ドラム１Ａの静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ４と、帯電装置２にＤＣ電圧を印加するためのパワーパック５と、感光体ドラム１Ａ上のトナー像を記録紙に転写処理する転写ローラ６と、転写処理後の感光体ドラム１Ａをクリーニングするためのクリーニング装置８と、感光体ドラム１Ａの表面電位を測定する表面電位計９とから構成されている。なお、図１では、電子写真プロセスにおいて通常必要な他の機能ユニットは、本明細書では必要としないので、省略してある。
【００２９】
前記トナーとして非磁性トナーを用いることが望ましい。本来電子写真プロセスでトナーは転写工程後クリーニングされて、次プロセスでは帯電部に回り込んではならないが、クリーニング洩れの磁性トナーは本磁石使用帯電法では磁石によって帯電部に引きつけられて帯電部を汚す。そのために帯電ムラが発生する危険性があるので非磁性トナーを用いることで帯電ムラの発生を極力防止することが出来る。
【００３０】
次に、この磁気浮上帯電方式の画像形成装置における基本的な作像動作について説明する。感光体ドラム１Ａ上に浮上した放電電極２１ａに対してＤＣ電圧をパワーパック５から給電すると、感光体ドラム１Ａの表面は、一様に高電位に帯電する。その直後に、画像光が感光体ドラム１Ａの表面に露光手段である露光部３により照射されると、感光体ドラム１Ａの照射された部分は、その電位が低下する。このような帯電装置２による感光体ドラム１Ａの表面への帯電メカニズムは、帯電装置２と感光体ドラム１Ａとの間の微少空間におけるパッシェンの法則に従った放電であることが知られている。
【００３１】
画像光は、画像に応じた光量の分布であるので、かかる画像光が照射されると、画像光の照射によって感光体ドラム１Ａの表面に記録画像に対応する電位分布、即ち、静電潜像が形成される。このように静電潜像が形成された感光体ドラム１Ａの部分が現像ローラ４を通過すると、その電位の高低に応じてトナーが付着し、静電画像を可視像化したトナー像が形成される。かかるトナー像が形成された感光体ドラム１Ａの部分に、記録紙７が所定のタイミングでレジストローラ（図示せず）により搬送され、前記トナー像に重なる。そして、このトナー像が転写ローラ６によって記録紙７に転写された後、記録紙７は、感光体ドラム１Ａから分離される。分離された記録紙７は、搬送経路を通って搬送され、定着ユニット（図示せず）によって、加熱定着された後、機外へ排出される。このようにして転写が終了すると、感光ドラム１Ａは、その表面がクリーニング装置８によりクリーニング処理され、さらに、クエンチングランプ（図示せず）により、残留電荷が除去されて、次回の作像処理に備えられる。
【００３２】
以上の画像形成装置によれば、帯電装置２の放電電極２１ａを磁気浮上させるとともに振動を防止したので、全幅に渡って、放電電極２１ａと感光体ドラム１Ａ表面とを微少間隔に配置することができ、オゾンの発生を極めて小さくすることができるとともに、安定且つ均一な帯電を行うことができる。さらに、放電電極２１ａが振動しないので、放電電極２１ａと感光体ドラム１Ａの表面とが接触することがなく、放電電極２１ａと感光体ドラム１Ａとの短絡を防止でき、感光体ドラム１Ａを破損することがなく、感光体ドラム１Ａの破損による画像劣化等の悪影響を防止することができる。また、接触帯電のような摩耗する部分がないので、高耐久性を有するという利点がある。
【００３３】
図２は本発明の前提となる磁気浮上帯電方式に係る第１参考実施形態の帯電装置の側面図、図３（Ａ）は図２中のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図２中のＢ−Ｂ線断面図である。図２に示すように、この帯電装置２は、浮上側磁石２１に一体的に設けた放電電極２１ａにより、電子写真方式における感光体ドラム１Ａを帯電させる帯電装置２において、浮上側磁石２１の下端の磁極と同極が対向することにより浮上側磁石２１を磁気浮上させる固定側の磁石を備えている。この固定側の磁石は、感光体ドラム１Ａの回転軸方向に沿う、感光体層１ａの両端部の外側にそれぞれ配置された固定側磁石２２から構成されている。この固定側磁石２２は、本体側に取り付けられている固定板２２ａを介して前記位置に配置されている。
【００３４】
この帯電装置２では、中空円筒状の感光体ドラム１Ａに備える感光体層１ａの両端外側に配置されている固定側磁石２２と、浮上側磁石２１とが互いに反発し合うことによって、感光体ドラム１Ａの外沿面に配置されて浮上側磁石２１および放電電極２１ａが磁気浮上する。図２の帯電装置では、放電体である放電電極２１ａを感光体ドラム１Ａの上側に配置した場合を示している。
【００３５】
放電電極２１ａは、感光体ドラム１Ａに対して平行を保つように姿勢を保持させるため、非磁性の電気絶縁材料からなる放電体保持部材２１ｂに固設されている。
【００３６】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、放電体保持部材２１ｂは浮上姿勢を一定に保つため、一対の平行平面部２１ｃが設けられている。この平行平面部２１ｃに対して微少隙間を介して対向配置されている案内部材である浮上側磁石規制体２１ｄが固定側である装置本体側に取り付けられている。
【００３７】
この平行平面部２１ｃと浮上側磁石規制体２１ｄとの間に所定の微少隙間を設けることによって、放電電極２１ａ及び放電体保持部材２１ｂが磁気浮上方向に上下動自在にその位置が規制されている。
【００３８】
放電電極２１ａとしては、例えば、外径が２０〜１００μｍ程度のタングステンワイヤーを用いることができる。このタングステンワイヤーは、図示しない高圧電源部に電気的に接続されている。固定側磁石２２は、外力が加わったとしても動かないようにするため、上述したように、固定板２２ａによって本体側に固設されている。
【００３９】
前記浮上側磁石２１および固定側磁石２２は、感光体ドラム１Ａの回転中心軸を通る鉛直線上に配置されている。この浮上側磁石２１および固定側磁石２２の磁極は、それぞれ上端と下端に着磁され、互いに反発するように同極が対向するように配置されている。浮上側磁石２１と固定側磁石２２との反発は、Ｎ極同士で反発させてもよいし、Ｓ極同士で反発させてもどちらでもかまわない。
【００４０】
固定側磁石２２の固定板２２ａは、図示しない本体側板に対して取り付けられるが、この取り付け位置を上下方向に可動することによって放電体と感光体ドラム表面との隙間Ｌ（図３（Ｂ）参照）を調整することができる。その隙間Ｌはコロナ放電による感光体表面の帯電と、発生するオゾンの散逸を防止するため、５０μｍ〜１００μｍ程度とすることが望ましい。
【００４１】
第１参考実施形態の帯電装置によれば、固定側磁石２２を感光体ドラム１Ａの外側に配置できるので、感光体ドラム１Ａの構成を制約することなく、固定側磁石２２を容易に配置することが可能になる。したがって、磁石の配置および感光体の構成の制約が少なく自由度の多い装置構成が容易になるという効果がある。また、特に感光体ドラム１Ａを小径化してもレイアウトの自由度が少なくなることがないので、感光体ドラム１Ａの小径化が可能となる。
【００４２】
図４は放電電極の変形例を示す図である。図４に示すように、放電電極２１ａを絶縁性薄層部材である絶縁シート２１ｅ上に形成し、この絶縁シート２１ｅを放電体保持部材２１ｂに接着する。即ち、この絶縁シート２１ｅとして、例えば、厚さ５０〜１００μｍのポリイミドフイルムを用い、このポリイミドフイルム上に直線状の導電パターンを形成し、この導電パターンを形成したポリイミドフイルムを放電体保持部材２１ｂの感光体沿面に貼り付けることによって、直線上の導電パターンを放電電極２１ａとした。
【００４３】
この放電電極２１ａを用いた構成では、シート形状の放電部材を放電体保持部材２１ｂに接着することにより、放電電極２１ａを放電体保持部材２１ｂに固設することができるので、放電部を容易に製造することが可能になる。
【００４４】
図５は本発明の前提となる磁気浮上帯電方式に係る第２参考実施形態の帯電装置の側面図である。図５では、帯電装置２を感光体ドラム１Ａの下側に配置した場合を示す。即ち、感光体ドラム１Ａの下側であって、中空円筒状の感光体ドラム１Ａに備える感光体層１ａの両端外側に配置されている固定側磁石２２と、固定側磁石２２の上端の磁極に対して同極が対向する浮上側磁石２１とが互いに反発し合うことによって、浮上側磁石２１および放電電極２１ａが感光体ドラム１Ａの外沿面に配置されて磁気浮上する。他の構成は図２と同様である。
【００４５】
第２参考実施形態の帯電装置によれば、第１参考実施形態の帯電装置と同様に、磁石の配置および感光体の構成の制約が少なく自由度の多い装置構成が容易になるという効果があり、さらに、感光体ドラム１Ａの小径化が可能となる。また、第１実施形態の帯電装置または第２実施形態の帯電装置のように、磁石の浮上方向と重力の方向とを一致させているので、磁石の釣り合いを保持しやすい。
【００４６】
図６（Ａ）は本発明に係る第１実施形態の帯電装置の側面図、（Ｂ）は同正面図である。図６に示すように、第１実施形態の帯電装置は、非磁性体からなる感光体基体１ｂの画像形成部である感光体層１ａの外側、即ち感光体基体１ｂの両端に感光体基体１ｂと同心に設けた着磁リング１２と、着磁リング１２の外周側の磁極に同極が対向して磁気浮上する１本の棒状の浮上側磁石２１と、浮上側磁石２１の感光体に対向する下面に一体的に設けた先端が楔形状の放電電極２１ａとを備えている。
【００４７】
感光体基体両端部の着磁リング１２が軸方向中央の画像形成部である感光体層１ａからトナー及びキャリヤを磁力により引きつけない程度の距離に設置されている。着磁リング１２が画像形成部まで及ぶと、現在の静電複写方式では一成分系ではトナーが磁性体を含み、二成分系ではキャリヤが磁性体であるので、これらのトナーやキャリヤが着磁リング１２に引き寄せられて蓄積や画像の汚れを引き起こす。従って着磁体はこれらの成分を引きつけない程度の弱い磁力の領域に設置している。またこの構成にすることによってキャリヤを使用する二成分系でも用いることが出来る。
【００４８】
また、浮上側磁石２１を両端部のみを着磁体とし、その間を合成樹脂、木材等の非磁性体とすることにより、浮上している放電電極２１ａの着磁体である浮上側磁石２１が感光体軸方向中央の画像形成部からトナー及びキャリヤーを磁力により引きつけない程度の距離に設置されている。浮上側磁石（着磁体）２１の着磁部を画像形成部領域から外すことでトナーやキャリヤが着磁体に引き寄せられなくなり、クリーニング部で充分に清掃出来ないで残存したトナーやキャリヤーがあっても放電部で浮上側磁石２１に引き寄せられて汚すことがなくなる。従って、クリーニング不良による帯電部の汚れと帯電不良が少なくなり、良好な画質を提供出来る。
【００４９】
また、感光体基体１ｂを非磁性体から構成したので、両側の着磁リング１２により感光体基体１ｂが磁化されて仮性の着磁体となることがなく、両側の着磁リング１２の反発浮上力が小さくなることがなく、磁性体トナーや磁性体キャリヤが仮性の着磁体に引きつけられることがない。したがって、クリーニング不良を防止でき、クリーニング性を維持できる。
【００５０】
前記着磁リング１２は、本実施形態では内周側がＳ極、外周側がＮ極に着磁され、感光体基体１ｂと同心に配置しているので、浮上側磁石２１に対して固定側磁石として機能する。即ち、着磁リング１２は、内周側と外周側とが異極分極している。この着磁リングは、例えば、後述する図７、図８のように感光体基体１ｂの両端部に、感光体基体１ｂと同心に取り付けられている。このように、固定側磁石が感光体ドラムそのものに備わっているので、固定側磁石を他の部分に固定する部材が不要である。
【００５１】
この帯電装置によれば、固定側磁石としての着磁リング１２が感光体ドラム１Ａに対して同心に一体化されているので、感光体ドラム１Ａの回転ムラによる振れと同様に着磁リング１２も同期して振れ、この着磁リング１２の振れに応じて浮上側磁石２１も反発力で上下し、放電電極２１ａと感光体面とのギャップが常に一定となる。したがって、均一な帯電が可能となる。
【００５２】
図７は上記図６、下記図９の帯電装置に用いる感光体ドラムの断面図である。図７に示すように、この感光体ドラム１Ａは、感光体基体１ｂと、感光体基体１ｂの表面に形成されている感光体層１ａと、感光体層１ａの軸方向両端より外側、即ち感光体基体１ｂの両端部に取り付けられている着磁リング１２とを備えている。この着磁リング１２は、感光体基体１ｂの両端部に形成した段差１ｃによる細径部に嵌装されている。
【００５３】
図８は図７の感光体ドラムの変形例を示す断面図である。図８に示すように、この感光体ドラム１Ａは、感光体基体１ｂと、感光体基体１ｂの表面に形成されている感光体層１ａと、感光体層１ａの軸方向両端より外側、即ち感光体基体１ｂの両端部に取り付けられている着磁リング１２とを備えている。
【００５４】
この着磁リング１２は、感光体基体１ｂの両端部に、段差１３ａによる内端側の細径部が嵌合しているフランジ１３を介して、フランジ１３の外端部に形成した段差１３ｂによる細径部に嵌装されている。
【００５５】
［実施例１−１］図１、図６に示すように、感光体ドラムの周りに帯電部、露光部、現像部、転写部を有する画像形成装置で、図７に示すように、アルミ製の感光体基体の両端部３０ｍｍに３ｍｍの段差を設け、この段差部に磁束密度７０ｍＴ（ミリテスラ）の外側をＮ極とした厚さ３ｍｍのリング状磁石をはめ込んで、感光体ドラムの外に浮上側磁石として上方位置に横幅０．５ｍｍ、高さ幅８ｍｍ、長さ３４０ｍｍの直方体の板磁石を０．５ｍｍ横幅部のＮ極を下部にして設置した。
【００５６】
その際、浮上側磁石は反転や横ずれしないように矩形の貫通孔を有した直方体状の側板の中にセットし、側板の底面は浮上磁石の底面より１ｍｍ上部になるように設定した。この側板はアクリル樹脂を射出成形で製作し、孔の幅は０．８ｍｍ長さにした。
【００５７】
また浮上側磁石の下端は楔形のナイフエッジ形状であり、軸方向端部には２０μｍφ導体の細線がリード線として緩やかに撓むように貼り付けてある。浮上側磁石の単位寸法当たりの重さは１．１４ｇ／ｃｍである。浮上側磁石は、感光体ドラム両端の固定側磁石であるリング状磁石外周側に形成した同極（Ｎ極）と反発して浮上している。このときの浮上側磁石と放電電極であるワイヤーとの間隔は０．１ｍｍであり、ワイヤーの重さは殆ど無視できる程度で間隔に全く影響していない。
【００５８】
このようなレイアウトで感光体ドラムを回転しながら、浮上側磁石及びワイヤーと感光体ドラムとの間に２ｋＶの直流電圧を印加して、微小ギャップ放電で感光体表面を帯電して画像を作成した。
【００５９】
帯電電位計で中央と左右の位置で表面電位を検知したところ８００Ｖ±４０Ｖ以内になっており、帯電ムラはなく画像は良好に作成され、チャージワイヤでのコロナ帯電のようなオゾン臭は殆ど検知されなかった。また、３万枚以上の繰り返しに対しても何ら異常はなく、良好であった。さらに暗闇で放電時のコロナ光を観察したが、静止状態のまま良好に光っていた。
【００６０】
これは磁力と重力による釣り合いに対して電圧印加で帯電部と感光体ドラムとの間に引力が働くはずであるが、磁石の重量では慣性力が大きく磁石全体を動かすほどの引力ではないためである。
【００６１】
図９は（Ａ）は本発明に係る第２実施形態の帯電装置の側面図、（Ｂ）は同正面図である。図９に示すように、第２実施形態の帯電装置は、浮上側磁石２１が両端に分離されており、この一対の浮上側磁石間が剛体の放電電極２１ａで連結されている。
【００６２】
そして、この帯電装置を備える画像形成装置の現像ローラ４は、その現像領域４ａが感光体層１ａに対応する幅に形成されている。このため、現像ローラ４は、画像形成領域のみにトナーやキャリヤを供給することができる。
【００６３】
第２実施形態の帯電装置を備えた画像形成装置によれば、トナーやキャリヤに対して、浮上側磁石２１または固定側磁石２２から大きな磁力が作用しないので、クリーニングされずに帯電部に移動してきたトナーやキャリヤが磁気吸引されることがなく、放電電極２１ａに付着することがない。即ち、両端の浮上側磁石２１の間には着磁体がないので、トナーやキャリヤを吸引するような強い磁力が働くことがなく、放電電極を汚すことがない。
【００６４】
したがって、磁性トナーや磁性キャリヤを用いても、放電電極２１ａがトナーやキャリヤで汚れることがなく、放電電極の長寿命化、メンテナンスフリー化を図ることができる。
【００６５】
［実施例２−１］実施例１−１と同様に感光体ドラムの周りに帯電部、露光部、現像部、転写部を有する画像形成装置で感光体ドラムの両端部に固定側磁石として着磁体リングを備えた構成とした。さらに、実施例１−１の浮上側磁石も同極反発磁石を両端部のみの着磁体リングに対応する位置とし、軸方向中央には楔型剛体を両側の浮上側磁石に貼り付けて固定し放電部とした。
【００６６】
帯電電位計で中央と左右の位置で表面電位を検知したところ８００Ｖ±４０Ｖ以内になっており、帯電ムラはなく、実施例１−１と同様に良好な画像が得られた。
【００６７】
図１０は本発明に係るに係る第３実施形態の画像形成装置の概略図である。図１０に示すように、この画像形成装置は、感光体として、可撓性感光体である感光体ベルト１Ｂを駆動ローラ１１ａと従動ローラ１１ｂとで回転駆動するものを用いる点が図１の画像形成装置と異なり、他の構成は図１の画像形成装置と同様である。
【００６８】
また、帯電装置は図２〜図６に示したものを用いることができる。即ち、固定側磁石２２は、感光体ベルト１Ｂの回転軸方向に沿う、感光体層１ａの両端部の外側にそれぞれ配置されている。また、浮上側磁石２１は、図２〜図６に示した浮上側磁石２１と同様に、感光体の上方に配置されている。
【００６９】
図１１は図１０の画像形成装置に用いる感光体ベルトの斜視図である。図１１に示すように、無端ベルト状の感光体ベルト１Ｂは、その回転軸方向両端にそれぞれ無端ベルト状の可撓性着磁シート１ｅが貼り付けられている。この可撓性着磁シート１ｅは、ゴムマグネット、プラスチックマグネット等の可撓性着磁体からなり、表裏方向に一対の磁極が形成されている。即ち、例えば、表面側にＮ極、裏面側にＳ極が形成されている。
【００７０】
感光体ベルト１Ｂの場合、軸方向両端を磁性体にすることは磁性粉分散樹脂層を貼り合わせることで可能である。この場合に、可撓性ゆえにベルト状のまま着磁することは困難であるが、予め着磁したシートを貼り付けることは容易である。
【００７１】
［実施例３−１］感光体として可撓性（フレキシブル）の感光体ベルトを用いて感光体ベルトの周りに帯電部、露光部、現像部、転写部を有する画像形成装置で感光体ベルトの回転軸方向両端部に表裏異極に着磁した可撓性のシートを貼り付けて、感光体ベルトが水平になる領域に、同極反発する着磁体による浮上側磁石及び放電電極を有する帯電装置を設けた。その際感光体ベルトには非磁性のプラスティック樹脂（導電処理したＰＥＴ）の基体ベルトを用いた。帯電電位計で中央と左右の位置で表面電位を検知したところ８００Ｖ±４０Ｖ以内になっており、帯電ムラはなく、実施例と同様に良好な画像が得られた。
【００７２】
［比較例３−１］実施例３−１の感光体ベルトの基体ベルトを電鋳によるＮｉベルト及び常磁性のＳＵＳベルトを用いたところ、トナーは完全には転写紙に転写されずに画像は不鮮明になった。
【００７３】
図１２は本発明の各実施例に係る帯電装置の放電電極の変形例を示す図である。図１２に示すように、この放電電極２１ａは、下端に向かって先細であって、且つ上面が浮上側磁石２１の底面に倣う平面が形成されている。この放電電極２１ａの図１２の紙面直交方向の一端には図示しないリード線が電気的に接続されている。この放電電極２１ａの上面は直方体形状の浮上側磁石２１の底面に貼り付けられている。
【００７４】
この放電電極２１ａを用いることにより、ワイヤ細線を浮上側磁石２１の下面に直線状に貼り付ける場合と比べて、治具を用いる必要がないので製造が容易である。また、ワイヤ細線を直線上に貼り付ける場合より放電電極先端の直線性に優れるので、帯電ムラを極めて小さくすることができる。
【００７５】
［参考実施例１］図１のような感光体ドラムの周りに帯電部、露光部、現像部、転写部を有する画像形成装置で、感光体ドラムの軸方向外側で上部位置に固定側磁石を磁束密度７０ｍＴ（ミリテスラ）の３ｍｍ幅部でＮ極を上部にして固定し、感光体ドラムの上方に楔形の先端が尖った部分を放電部として貼り付けた、固定側の磁石と同磁束密度の浮上側磁石をＮ極を下部にして設置した。放電電極の先端放電部はエラストマーの膜が１μｍ程度被覆されている。放電電極の軸方向一端部からは高圧電圧を印加出来るように導電性細線を取りつけて高圧電源に繋がっている。
【００７６】
その際、浮上側磁石は反転や横ずれしないように矩形の貫通孔を有した直方体状の側板の中にセットし、側板の底面は浮上側磁石の底面より１ｍｍ上部になるように設定した。この側板はＡＢＳ樹脂を射出成形で製作し、孔の幅は３．１ｍｍ長さにした。上端は特に押さえはない。
【００７７】
楔型放電部を備えた浮上側磁石の単位寸法当たりの重さは１．１８ｇ／ｃｍであり、固定側の棒磁石の同極と反発して固定側の棒磁石との間隔は５．８ｍｍで浮上している。固定側の棒磁石の位置を上下に調整することで浮上側磁石の底面の放電部と感光体表面との距離は０．１ｍｍとした。
【００７８】
このようなレイアウトで感光体ドラムを回転しながら、浮上側の楔型放電部先端と感光体表面との間に２ｋＶの直流電圧と、９００Ｈｚ２ｋＶのＡＣ交流電圧とを重畳して印加し、微小ギャップ放電で感光体表面を帯電して画像を作成した。
【００７９】
その結果、画像は良好に作成され、チャージワイヤーでのコロナ帯電のようなオゾン臭は殆ど検知されなかった。また、３万枚以上の繰り返しに対しても何ら異常はなく、良好であった。さらに暗闇で放電時のコロナ光を観察したが、静止状態のまま良好に光っていた。これは磁力と重力とによる釣り合いに対して電圧印加で帯電部と感光体との間に引力が働くはずであるが、磁石の重量では慣性力が大きく磁石全体を動かすほどの引力ではないためである。また、浮上側磁石の感光体対向部を楔型形状にすることで、微細細線と同様に良好な放電および感光体の帯電をさせることが出来る。
【００８０】
剛体の楔型形状を放電部とすることで、放電部の貼り付けが容易となり、かつ放電部の感光体軸方向の直線性が向上するので帯電の均一性が向上する。ひいては良好な画像を得ることが出来る。
【００８１】
また、放電電極２１ａが楔形になると感光体と接触した場合に感光体が傷つき、画像不良となるので、樹脂あるいは弾性体膜で被覆しておくことで帯電部設定時等に接触しても感光体を保護することが出来る。
【００８２】
［比較例１］参考実施例１の画像形成装置で帯電部に回転可能な帯電ローラを配置した。帯電ローラは感光体ドラムと絶えず接触しているので繰り返しにより帯電ローラ及び感光体ドラムは摩耗して１万回もすると帯電ムラが起こり始め、画像品質も劣化した。
【００８３】
［比較例２］比較例１の帯電ローラ使用帯電部を感光体から僅かに浮かし、非接触として画像形成を繰り返した。ギャップを維持するためのローラ端部は径が大きめで感光体と接触しているが、２万回もすると端部及び感光体が磨耗して帯電量のばらつきが大きくなり始め画像品質が劣化した。
【００８４】
［比較例３］参考実施例１の画像形成装置で帯電部にチャージワイヤー方式のコロナ放電のハウジングを取りつけた。画像形成の作動をするたびに強いオゾン臭が装置の外でも発生した。また暗闇で放電のコロナ光を観察するとコロナ光は絶えず振動しているのが観察された。
【００８５】
図１３（Ａ）は本発明に係る第４実施形態の帯電装置の側面図、（Ｂ）は同正面図である。上記実施形態及び参考実施形態では、固定側磁石として永久磁石を用いた場合について説明したが、永久磁石の代わりに電磁石を用いることもできる。つぎに、固定側磁石２２として、電磁石（コイル２２Ｌ、２２Ｒ、鉄心２２ｂ）を用いた場合について説明する。
【００８６】
図１３に示すように、この帯電装置は、図２の帯電装置の固定側磁石２２を永久磁石から電磁石に変えたものである。また、放電電極２１ａと感光体ドラム１Ａとの距離を計測するギャップセンサ２３Ｌ、２３Ｒが配置されている。
【００８７】
放電電極２１ａの端子は細線で取出し、その電源との接続部はピンにしておき相手方をメス孔として差し込むことが出来るようにする。またこの細線のリード線が張力により浮上磁石を変位させないように、リード線をフレキシブルにする。特にリード線の表面を絶縁被膜で覆ってコイル状にしておくことで浮上磁石への張力は回避出来る。
【００８８】
また、固定側磁石２２は電磁石によって構成されるものとし、矩形状の一対の鉄心２２ｂの周囲にそれぞれコイル２２Ｌ、２２Ｒを巻回し、コイル２２Ｌ、２２Ｒの両端に電源および電流制御装置を接続する構成とする。
【００８９】
また、帯電装置近傍に放電電極２１ａと感光体ドラム１Ａとの間の距離を測定するギャップセンサ２３Ｌ、２３Ｒを設け、このギャップセンサ２３Ｌ、２３Ｒによって計測される放電電極２１ａと感光体ドラム１Ａとの間の距離に基づいて、電磁石に流す電流量を電流制御装置で逐次決定させる。また、電磁石を放電電極２１ａの両端部近傍の２カ所に設け、これらの電磁石の制御を独立して行う構成とすることもできる。
【００９０】
固定側の磁石に電磁石を使った場合、浮上のための磁力の強さを電磁石のコイルに流す電流を可変することによって調整することが可能である。さらに、放電電極と感光体ドラムとの間の距離を測定するギャップセンサと、コイルに流す電流の量を制御する制御装置とを用いることによって、放電電極と感光体ドラムとの間の距離を所定の距離に一定に保つことが可能になる。
【００９１】
このような構成することによって、外部から不規則に加わる外乱に対しての適応能力を高め、浮上の安定性、帯電の均一性、ひいては良好な画像を提供できるようにすることが可能になる。
【００９２】
［実施例４−１］図１と同様に、感光体ドラムの周りに帯電部、露光部、現像部、転写部を有する画像形成装置で感光体ドラムの軸方向外側で上部位置に鉄心の周囲にエナメル線を巻回してコイルを形成して電磁石とし、Ｎ極が上部になるように固定する。感光体ドラムの外に浮上側の同磁束密度の棒磁石をＮ極を下部にして設置した。
【００９３】
その際、浮上側磁石は反転や横ずれしないように矩形の貫通孔を有した直方体状の側板の中にセットし、側板の底面は浮上磁石の底面より１ｍｍ上部になるように設定した。この側板はＡＢＳ樹脂を射出成形で製作し、孔の幅は３．１ｍｍ長さにした。上端は特に押さえはない。
【００９４】
また浮上側磁石の下端には２０μｍφ細線のタングステンワイヤーが貼り付けてある。このワイヤー細線は棒磁石領域のみ裸線とし、端部より高圧電源部へつなぐプラグまでは絶縁性の被覆がしてある。このリード線は緩やかに撓むようにして高圧電源部と接続した。
【００９５】
浮上側磁石の単位寸法当たりの重さは１．１４ｇ／ｃｍであり、固定側の電磁石の同極と反発して固定側の電磁石との間隔は６ｍｍで浮上しており、ワイヤーの重さは殆ど無視できる程度で間隔に影響していない。放電電極と感光体ドラムとの間の距離は，ＬＥＤ帯状光を投光するデバイスと該ＬＥＤ光を受光するデバイスとから構成されるギャップセンサを用いて計測する。
【００９６】
上記ギャップセンサで計測される放電電極と感光体ドラムとの間の距離に基づき、電磁石に供給する電流を制御装置で制御する。また、電磁石は、放電部の両端に短胴の磁石をそれぞれ用いているとともに、放電電極と感光体ドラムとの間の距離を測定するギャップセンサおよび制御部を２個用いているので、各々独立して制御することが可能である。
【００９７】
図１４は本発明に係る第４実施形態の帯電装置の制御を示すブロック図であり、図１５は本発明に係る第４実施形態の帯電装置の制御を示すフローチャート図である。
【００９８】
図１４に示すように、この制御装置は、放電電極と感光体表面とのギャップを計測するギャップセンサ２３Ｌ、２３Ｒ（本実施形態では軸方向に２箇所）と、計測したアナログ量をデジタル量に変換するＡ／Ｄ変換器２４と、変換されたデジタル量を入力して制御信号を出力するＣＰＵ２５と、制御信号に基づいてコイル２２Ｌ、２２Ｒに供給する電流をそれぞれ制御する電流制御部２６Ｌ、２６Ｒと、電流制御部２６Ｌ、２６Ｒに整流回路２７を介して連結される電源２８とを備えている。
【００９９】
この制御装置の制御フローは、図１５に示すように、各センサのセンサ信号を取り込むステップＳ１、Ｓ２と、センサ信号とセンサ信号規定値とを比較するステップＳ３と、浮上コイル、即ち固定磁石である電磁石のコイル２２Ｌ、２２Ｒの最適制御量を計算するステップＳ４、Ｓ５と、浮上コイルへの供給電流を変更するステップＳ６、Ｓ７と、制御動作がＯＮかどうかを判定するステップＳ８とから構成されている。このような制御装置を用いることにより、放電電極と感光体表面との距離の変動を精密にコントロールして一定且つ安定した放電ギャップとすることができる。
【０１００】
このようなレイアウトで感光体ドラムを回転しながら、放電電極と感光体ドラムとの間に２ｋＶの直流電圧を印加して、微小ギャップ放電で感光体表面を帯電して画像を作成した。
【０１０１】
帯電電位計で中央と左右の位置で表面電位を検知したところ８００Ｖ±５０Ｖ以内になっており、帯電ムラはなく画像は良好に作成され、チャージワイヤーでのコロナ帯電のようなオゾン臭は殆ど検知されなかった。また、３万枚以上の繰り返しに対しても何ら異常はなく、良好であった。
【０１０２】
さらに暗闇で放電時のコロナ光を観察したが、静止状態のまま良好に光っていた。これは磁力と重力による釣り合いに対して電圧印加で帯電部と感光体の間に引力が働くはずであるが、磁石の重量では慣性力が大きく磁石全体を動かすほどの引力ではないためである。
【０１０３】
以上のように、固定側の磁石として永久磁石の代わりに電磁石を使うことによって、浮上のための磁力の強さを電磁石のコイルに流す電流を可変することによって調整することが可能になるので、放電電極と感光体ドラムとの間の距離を最適な距離に設定することが可能になるとともに、放電電極と感光体ドラムとの間の距離を一定に保つことができる。
【０１０４】
また、放電電極と感光体ドラムとの間の距離を測定するギャップセンサを用いて、放電電極と感光体ドラムとの間の距離の実測値に基づいて、電磁石に流す電流の量を制御することが可能になるので、浮上状態をより精密に制御することが可能になる。
【０１０５】
さらに、電磁石による浮上を放電電極の両端部２箇所で独立して制御することが可能になるので、外部から不規則に加わる外乱に対しての適応能力をいっそう高めることができ、浮上の安定性、帯電の均一性、ひいては良好な画像を提供できるようにすることが可能になる。
【０１０６】
なお、本発明は上記実施例または実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では感光体ドラムを有する画像形成装置に電磁石を用いた場合について説明したが、感光体ベルトを有する画像形成装置に電磁石を用いることもできる。また、浮上側磁石を規制する手段として側板を用いたが、板状に限られるものではなく、棒状体、線状体、ブロック等であってもよい。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、感光体の回転軸方向に沿う感光体層両端部の外側にそれぞれ配置された固定側磁石により浮上側磁石を磁気浮上できるので、磁石の配置および感光体の構成の制約が少なく自由度の高い装置構成が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提となる磁気浮上帯電方式の帯電装置を備える画像形成装置の概略図である。
【図２】本発明の前提となる磁気浮上帯電方式に係る第１参考実施形態の帯電装置の側面図である。
【図３】（Ａ）は図２中のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図２中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】放電電極の変形例を示す図である。
【図５】本発明の前提となる磁気浮上帯電方式に係る第２参考実施形態の帯電装置の側面図である。
【図６】（Ａ）は本発明に係る第１実施形態の帯電装置の側面図、（Ｂ）は同正面図である。
【図７】図６、図９の帯電装置に用いる感光体ドラムの断面図である。
【図８】図７の感光体ドラムの変形例を示す断面図である。
【図９】（Ａ）は本発明に係る第２実施形態の帯電装置の側面図、（Ｂ）は同正面図である。
【図１０】本発明に係る第３実施形態の画像形成装置の概略図である。
【図１１】図１０の画像形成装置に用いる感光体ベルトの斜視図である。
【図１２】本発明の各実施例に係る帯電装置の放電電極の変形例を示す図である。
【図１３】（Ａ）は本発明に係る第５実施形態の帯電装置の側面図、（Ｂ）は同正面図である。
【図１４】本発明に係る第４実施形態の帯電装置の制御を示すブロック図である。
【図１５】本発明に係る第４実施形態の帯電装置の制御を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１Ａ 感光体ドラム
１ａ 感光体層（画像形成部）
１ｂ 感光体基体
１ｃ 段差
１ｅ 可撓性着磁シート（可撓性着磁体）
１Ｂ 感光体ベルト（可撓性感光体）
２ 帯電装置（帯電部）
３ 露光部
４ 現像ローラ
５ パワーパック
６ 転写ローラ
７ 記録紙
８ クリーニング装置
９ 表面電位計
１２ 着磁リング（リング状着磁体）
１３ フランジ
１３ａ 段差
１３ｂ 段差
２１ 浮上側磁石
２１ａ 放電電極
２１ｂ 放電体保持部材
２１ｄ 浮上側磁石規制体（案内部材）
２１ｅ 絶縁シート（絶縁性薄層部材）
２２ 固定側磁石
２２ｂ 鉄心
２２Ｌ コイル
２２Ｒ コイル
２３Ｌ ギャップセンサ（計測手段）
２３Ｒ ギャップセンサ（計測手段）
２６Ｌ 電流制御部
２６Ｒ 電流制御部
【図１】
0004718058.tif 000002
【図２】
0004718058.tif 000003
【図３】
0004718058.tif 000004
【図４】
0004718058.tif 000005
【図５】
0004718058.tif 000006
【図６】
0004718058.tif 000007
【図７】
0004718058.tif 000008
【図８】
0004718058.tif 000009
【図９】
0004718058.tif 000010
【図１０】
0004718058.tif 000011
【図１１】
0004718058.tif 000012
【図１２】
0004718058.tif 000013
【図１３】
0004718058.tif 000014
【図１４】
0004718058.tif 000015
【図１５】
0004718058.tif 000016