JP3890320B2 - 帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電装置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。なお、転写残りのトナーを除去する方法としてクリーナを使わずに現像器において現像同時クリーニングを行なうクリーナーレスシステムも存在する。
【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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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複数用いる帯電方法が提案されている。
【００１６】
しかし、複数の磁気ブラシ帯電器を用いた場合は、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交換間隔を長くすることが望まれる。更に、用いる被帯電体が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、ａ−Ｓｉ系感光体の優位性である高寿命を生かすことができる。
【００１７】
前述のように磁性粒子を用いた磁気ブラシ帯電器は、粒子を用いるため被帯電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に汚染に強く、また、ローラ帯電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が、長期にわたり耐久を行なっていくとクリーナがあったとしても、クリーナー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。
【００１８】
そこで従来発明においては、長期にわたる耐久を行なった際においても帯電能の低下を引き起こすことの無いように、磁性粒子の汚染度合いを帯電部材と被帯電部材の間の電流量をもとに検知し、それをもとに磁性粒子の入れ替え等により帯電能を維持することを行なってきた。
【００１９】
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。
【００２０】
【特許文献１】
特開平０７−２３９６０３号公報
【特許文献２】
特開平１０−２５４２２３号公報
【特許文献３】
特開平１１−１４９２０４号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ながら従来の発明の方法においては帯電部材と被帯電部材との間に流れる電流量を測定していたため、被帯電部材の表面の膜厚、汚染度、環境等に影響をうけ、磁性粒子の汚染だけを詳細に検知することは難しく、磁性粒子の局所的な汚れを検知することはできなかった。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題を解決するために、下記の構成を特徴とする帯電装置及び画像形成装置である。
【００２３】
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の磁性粒子担持体と、前記第１の磁性粒子担持体よりも前記被帯電体移動方向に対して下流側に設けられた第２の磁性粒子担持体とを有する帯電装置において、
前記第１の磁性粒子担持体及び前記第２の磁性粒子担持体は、それぞれの内部に前記第一の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体とが対向する位置において反対極性となるように配置された磁界発生部材を備え、
前記磁性粒子は、前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体に共有して使用され、
前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体に近接する電流測定用のプローブを設けることなく、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間に電圧を印加したときに、磁性粒子を介して前記第１及び前記第２の磁性粒子担持体間に流れる電流量を測定する電流量測定手段を有し、
前記電流量測定手段は、前記被帯電体を回転させて前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体の間に電圧を印加する前記被帯電体の帯電時ではなく、
前記被帯電体を回転させないで前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体の間に電圧を印加する電流測定時に、磁性粒子を介して前記第１及び前記第２の磁性粒子担持体間に流れる電流量を測定することを特徴とする帯電装置。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本実施例における画像形成装置について概略構成及び動作について図１を用いて説明する。
【００２５】
図１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が磁気ブラシ帯電装置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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。なお、転写残りのトナーを除去する方法としてクリーナを使わずに現像器において現像同時クリーニングを行なうクリーナーレスシステムとしてもよい。
【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、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。
【００３０】
次に帯電工程について説明する。本実施例では感光体としてポジ帯電極性のアモルファスシリコン感光体を用いて、図２に示すような一体容器内に第１及び第２の磁性粒子担持体を有し磁性粒子を循環させて感光体に対して２つのニップを形成して帯電を施す磁気ブラシ帯電装置となっている。
【００３１】
ここで、図５は、本実施例において用いたポジ帯電極性のａ−Ｓｉ系感光体の構造を示す模式的な断面図である。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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ー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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
これに対して、帯電部材として導電性ローラーやファーブラシローラー、磁性粒子を担持したマグネットローラ等を用いた、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。
【００４１】
本実施例における、磁気ブラシ帯電装置を図２を用いて説明する。磁気ブラシ帯電装置３０内には磁性粒子が２００ｇが収容されている。磁気ブラシ帯電装置３０は、第１の磁気ブラシ帯電器３０８と第１の磁気ブラシ帯電器よりも感光体移動方向下流側に設けられた第２の磁気ブラシ帯電器３０９とを備え、それぞれの磁気ブラシ帯電器は内部に第１の磁性粒子担持体である第１の帯電スリーブ３０６及び第２の磁性粒子担持体である第２の帯電スリーブ３０３を有し、各々の帯電スリーブ３０３，３０６内に５極構成の磁界発生部材であるマグネット３０２、３０５が存在しており、このマグネットの磁気拘束力により磁性粒子３０４が拘束され帯電スリーブ表面に磁気ブラシを形成する構成となっている。
【００４２】
本実施例では一体容器内に複数の帯電スリーブを収容し、磁性粒子を循環させて感光体に対して２つの接触ニップを形成して帯電を実現している。磁気ブラシ帯電器３０において複数帯電を実現する方法としては本実施例のように一体容器内に複数の帯電スリーブを収容する方法以外にも独立で２つの磁気ブラシ帯電器を用いて帯電を行う方法もあるが、本実施例のような構成にすると、磁性粒子担持体を近接配置できるためスペースとしても小さく形成できる。
【００４３】
マグネット３０２、３０５はそれぞれ複数の磁極を有し、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において、周方向に隣接する同極性の磁極が配置されている。さらに第１の磁気ブラシ帯電器のマグネットの磁極と第２の磁気ブラシ帯電器マグネットの磁極は、両者の対向部で互いに逆極性になっている。このように磁極を構成することにより２本の磁性粒子担持体間の磁性粒子の搬送性が良くなる。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、３０６の回転にともない前述の固定マグネット３０２，３０５の磁気力によって図２のように第２の帯電スリーブから第１の帯電スリーブへと帯電用磁性粒子３０４が受け渡されつつ搬送される。また、上記の第１及び第２の帯電スリーブは感光ドラム１に対し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に対し第１及び第２の帯電スリーブは共に２５０ｍｍ／ｓｅｃで回転している。上記の第１及び第２の帯電スリーブに、それぞれ電圧を印加することにより、感光ドラム表面に接触した磁性粒子３０４から電荷が感光ドラム１表面へと与えられ、印加された電圧に対応した電位近傍に帯電される。
【００４４】
前述の磁性粒子規制手段３０１によって、磁気ブラシ帯電器内の帯電スリーブ表面にコーティングされる磁性粒子量は本実施例では５０ｍｇ／ｃｍ２に設定されている。磁性粒子の漏らし量としては１０ｍｇ／ｃｍ２〜２００ｍｇ／ｃｍ２程度が好ましい。更に好ましくは、十分な接触状態を保ち且つニップ内を通過できずに溢れてしまうような現象を防止するためには、３０〜１００ｍｇ／ｃｍ２程度に設定することが好ましい。
【００４５】
また、帯電用磁性粒子３０４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、好ましく用いられる。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２０μｍ、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。
【００４６】
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。
【００４７】
また、本実施例において画像形成を行う際には、切り替えスイッチ２０、２１は帯電用回路接点５０、５１と接続し、帯電用直流電源５２、５３により第１の磁性粒子担持体である帯電スリーブ３０６には６００Ｖの直流電圧を、第２の磁性粒子担持体である帯電スリーブ３０３には５００Ｖの直流電圧を印加している。このように電圧を印加して帯電工程を行うと、第１の帯電スリーブ３０６との接触ニップにより６００Ｖ近傍まで帯電された後に、ａ−Ｓｉ感光体の場合には暗減衰による電位減衰が生じ、第２の帯電スリーブ３０３での帯電を施す直前においては５００Ｖ弱に減衰している。引き続き第２の帯電スリーブ３０３で帯電を行うと、第１の帯電スリーブ３０６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の帯電スリーブ３０６によって形成されるニップ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の帯電スリーブ３０３による帯電工程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。
【００４８】
図６は上記のような条件下において、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。
【００４９】
電位及び電位ムラについて初期から５万枚程度までは問題なく帯電できているが、５万枚を過ぎたあたりから徐々に帯電能が低下して電位の低下、電位ムラの増加が見られている。
【００５０】
このように帯電能が低下した磁性粒子３０４を、前述と同様の抵抗値測定を行ったところ、初期の抵抗値が５×１０６Ω・ｃｍであったものが１０万枚経過後には２×１０７Ω・ｃｍに抵抗アップしてしまっている。つまり、この抵抗アップが帯電性能を悪化させている要因であると考えられる。
【００５１】
そこで、本発明においては本体に設置した状態で容易に磁性粒子３０４の抵抗を測定し、磁性粒子３０４の抵抗アップによる影響を画像形成時に及ぼさないように制御を行うことを目的としている。
【００５２】
最初に、非画像形成時に第１の帯電スリーブ３０６と第２の帯電スリーブ３０３間に電位差を設け、流れる電流を測定することによって磁性粒子３０４の抵抗値を測定する。具体的には、非画像形成時に、感光ドラム１の回転を停止させ、図２の切り替えスイッチ２０、２１を帯電用回路接点５０、５１から電流量測定用回路接点６０、６１に切り替えることにより電流量測定用回路を形成する。このように感光ドラム１を停止させて電流量を測定する場合は、磁気ブラシ帯電器から感光ドラムへは電流が流れないため帯電スリーブ間の磁性粒子を流れる電流を測定することが可能である。また、帯電用の電源及び回路と兼用させて電流量測定用回路を組むことにより新しく電源を加えることや、帯電スリーブに電流測定用のプローブなどを新しく加える必要がない。図３は第１の帯電スリーブ３０６をアースに接地し第２の帯電スリーブ３０３に０〜６００Ｖの異なる直流電圧値の電圧を印加した場合の電流量について、初期の磁性粒子及び、５万枚、１０万枚、２０万枚、４０万枚経過後について測定したものである。図３からもわかるように耐久を行うに従い徐々に磁性粒子の抵抗値が高くなり電流量が減少していることがわかる。
【００５３】
そこで、本実施例においては上記のように第１の帯電スリーブ３０６と第２の帯電スリーブ３０３間に電位差を設け流れる電流を測定することによって磁性粒子３０４の抵抗値を測定する工程を電子写真装置の本体の電源投入時及び１０００枚通紙時に行なうようにした。
【００５４】
具体的には、図２の切り替えスイッチ２０、２１を帯電用回路接点５０、５１から電流量測定用回路接点６０、６１に切り替えることにより電流量測定用回路を形成することにより行う。第１の帯電スリーブ３０６をアースに接地し第２の帯電スリーブ３０３に電流測定用直流電源６３で０〜６００Ｖの直流電圧を印加した場合の電流量を電流量測定手段である電流計６２でモニタし、その電流値が図３中の５万枚時点での電流値よりも低くなった場合に磁性粒子の交換時期として、粒子交換手段であるスクリュー３０７により使用済みの磁性粒子を約１０ｇ帯電容器内から回収し不図示の磁性粒子回収容器に送り、新しい磁性粒子を１０ｇを不図示の磁性粒子補給容器より補給し磁性粒子の入替工程を行った。
【００５５】
このように、磁性粒子の抵抗値を測定し磁性粒子の汚染に対応して入替を行なうことにより、帯電性の低下を一定値以下にならないように制御することが可能となり長期にわたり帯電電位および電位ムラを良好なレベルに保つことが可能となる。図８は本実施例の条件下において、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９は、前記条件における電位ムラの推移をあらわしている。図６、図７のように悪化していくことなく長期に渡り良好な帯電電位及び電位ムラが維持できていることがわかる。
【００５６】
（実施例２）
実施例２においては図１９に示すように第１の帯電スリーブ３０６及び第２の帯電スリーブ３０３に対して第１の帯電スリーブ３０６には帯電用直流電源５２により６００Ｖの直流電圧を、帯電用直流電源５３により第２の帯電スリーブ３０３には５００Ｖの直流電圧を印加し、さらに帯電用交番電源５４により周波数１０００ＨＺ、振幅２００Ｖの交番電圧を重畳して帯電を行った。本実施例のように帯電バイアスに交番電圧を重畳すると初期の帯電電位及び電位ムラが改善されるのと同時に磁性粒子の汚染が生じても帯電電位及び電位ムラの悪化しにくくなる。電流量測定は、電流測定用直流電源６３、６４による直流電圧と交番電圧の重畳電圧を用いて測定を行い、帯電時、電流量測定時の回路の切り替え等その他の構成については実施例１と同様とした。
【００５７】
図１０は上記のような帯電条件において磁性粒子の入替を行なわずに、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１１は、電位ムラの推移をあらわしている。実施例１の図６、図７と比較すると電位の低下及び電位ムラの上昇は緩やかな推移を示しており、実施例１における５万枚の時点と本実施例の２０万枚の時点、実施例１における４０万枚の時点と本実施例の６０万枚の時点での電位及び電位ムラがほぼ同等となっている。図１６は、第１の帯電スリーブ３０６をアースに接地し第２の帯電スリーブ３０３に０〜６００Ｖの直流電圧に周波数１０００ＨＺ、振幅２００Ｖの交番電圧を印加した場合の直流電流量を測定したものである。実施例１と同程度の帯電性を確保するためには上記のような方法で直流電流値を画像形成装置本体立ち上げ時や一定枚数通紙後に測定し、２０万枚時点での電流量以下にならないように、磁性粒子の入替を行なえば良いが、本実施例ではより帯電能が高い状態を維持するために１０万枚時点での電流量以下にならないように磁性粒子の入替を行なった。このときの磁性粒子の入替量は実施例１と同様に１０ｇとした。入替量に関しては本実施例のように１０ｇに限られるものではなく、より少量にして小刻みに入れ替えても良いし、より多く入替を行ない入替間隔を長くしても構わない。また、磁性粒子の汚染レベルの下限値も、本実施例では１０万枚時点の電流値を下まわらないレベルに設定したが、これもこの条件に限られるものではなく、より帯電能を高く維持したい場合には磁性粒子の入替頻度を高くすれば良いし、入替頻度を少なくしたい場合には画像欠陥の出ないぎりぎりの領域で制御を行なっても構わない。図１２は本実施例の上記の条件下において、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１３は、前記条件における電位ムラの推移をあらわしている。図１０図１１に比較して実施例１と同様に改善がはかられ、長期に渡り良好な帯電電位及び電位ムラが維持できていることがわかる。
【００５８】
本発明において大事なのは帯電スリーブ間に異なる電圧を印加して、磁性粒子を介して流れる電流値を測定することにより、磁性粒子の汚染度を測定し所望の帯電能レベルを維持することである。
【００５９】
また、磁性粒子の汚染度を測定するにあたっては上記のように実際に帯電の行なう際の交流電圧を重畳した状態で測定しても良いし、例えば実際画像を出力する際には交流電圧を重畳するが、磁性粒子の汚染具合を測定する場合には直流電圧のみを印加して測定しても良い。このようにして磁性粒子の汚染度を測定する場合のみ直流電圧のみ印加した場合磁性粒子の汚染による電流量の低下が交番電圧を重畳した場合よりも大きいため汚染度合いの差がわかりやすく制御が容易となる。
【００６０】
（実施例３）
実施例１，２においては、第１及び第２の磁性粒子担持体間を磁性粒子３０４を介して流れる電流量の測定することにより、磁性粒子３０４の汚染度を測定し磁性粒子３０４の入替を行なったが、本実施例においては磁性粒子３０４の入替は行なわず、磁性粒子３０４の汚染度に対応して前記の帯電スリーブに印加される交番電圧の振幅を変化させることにより帯電能の維持を実現した。実施例２において述べたとおり、帯電時に印加される直流電圧に対して交番電圧を重畳することにより帯電能は大幅に向上される。図１７は２０万枚時点におけるの前記電流値測定時の直流電圧値を電流値の関係を示す図であり、振幅を変化させた場合の直流電流値がわかるが、図１７からもわかるように振幅を高めることにより直流電流が流れるようになることがわかり、帯電性向上に交番電圧の振幅値が大きく寄与することがわかる。
【００６１】
ただし、交流電圧を高め過ぎることは必ずしも良いことばかりではない。例えば振幅が１２００Ｖを越えるとＡＣ放電が生じ画像流れ等が発生しやすくなる。また、１２００Ｖ以下においても必要以上に交流電圧が高いと帯電スリーブ３０３，３０６と感光ドラム１間のニップ部で磁性粒子が滞留し通過しにくくなる現象が発生し、トナー等が磁気ブラシ帯電器へ混入した際など交番電圧値が高いほど感光ドラム１への吐きだしが行なわれにくく磁気ブラシ中へのトナーの混入量が高くなるなどの現象も発生する。よって、本実施例では帯電能を維持できる中でできるだけ低めの振幅値で画像出力を行なうように制御するため、汚染度に応じて少しずつ交番電圧の振幅を上げている制御を行なっている。
【００６２】
本実施例においては、図２０に示すように、帯電用直流電源５２により第１の帯電スリーブ３０６には６００Ｖの直流電圧を、帯電用直流電源５３により第２の帯電スリーブ３０３には５００Ｖの直流電圧を印加し帯電を施した。画像出力枚数が増えるにしたがい、各々の帯電スリーブに印加する直流電圧に対して帯電用交流電源５４により１０００Ｈｚの交流電圧を重畳し、その振幅を汚染度に応じて徐々に上げていき帯電能を維持するようにした。帯電時、電流量測定時の回路の切り替え等その他の構成については実施例１と同様とする。
【００６３】
磁性粒子の汚染度の測定に際しては、初期の状態において第１の帯電スリーブをアースに接地し第２の帯電スリーブに０〜６００Ｖの直流電圧を印加した場合の電流値を測定しておき、画像出力を重ねるに従い電流値測定時において第２の帯電スリーブ印加する電圧に電流測定用交番電源６４により交番電圧の重畳を行い、周波数１０００ＨＺの条件で０Ｖから徐々に上げて初期の電流値に近くなる振幅値を電流計６２で検出し、画像出力時の交番電圧の振幅値を決定している。つまり、磁性粒子担持体間に流れる電流量の測定により、帯電時に印加される交番電圧の振幅値を決める構成となっている。
【００６４】
図１８は、出力枚数に伴い交番電圧の振幅値を高めていった場合の前記電流値測定時の直流電圧値を電流値の関係を示すものである。初期の直流電圧に対して、５万枚時点は振幅１００Ｖ、１０万枚時点は振幅２００Ｖ、２０万枚時点は振幅４００Ｖ、４０万枚時点は振幅６００Ｖ、６０万枚時点は振幅７００Ｖの条件下でほぼ同程度の電流値を示していることがわかる。
【００６５】
本実施例においては、画像出力に際し第１の帯電スリーブ３０６及び第２の帯電スリーブ３０３に重畳される交番電圧を上述のようにして測定された電流値に対応して振幅値を決め、第１及び第２の帯電スリーブへ同じ交流電圧を重畳し帯電を施した。このように、画像出力に伴い磁性粒子が汚染されていくのに対応して、磁性粒子の汚染レベルを検知し徐々に交番電圧を上げていくことにより磁性粒子の入替等を行なうことなく初期とほぼ同等な帯電レベルを維持し良好な画像を得ることが可能となった。
【００６６】
図１４は本実施例における上記の条件下で、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１５は、前記条件における電位ムラの推移をあらわしている。本実施例のように出力枚数に応じて磁性粒子の汚染検知を行ない、徐々に重畳する交流電圧の振幅値を上げ磁性粒子の汚染による帯電能低下を防止することにより、図１４，図１５のように長期に渡り良好な帯電電位及び電位ムラが維持できていることがわかる。
【００６７】
また、本実施例においては磁性粒子の汚染検知によって得られた交流電圧の振幅値を、第１及び第２の帯電スリーブについて同じ振幅値で重畳したが、必ずしも同じ振幅値にする必要は無い。第１の帯電スリーブ３０６か第２の帯電スリーブ３０３かのいずれかのみに上記の振幅値を重畳する方法でも構わない。好ましくは第１の帯電スリーブ３０６の方が帯電時に流れる電流量が大きいため帯電に及ぼす影響が高いことから、上記の振幅値は第１の帯電スリーブ３０６に印加する方がよいが、これに限られるものではない。
【００６８】
本発明において大事なのは帯電スリーブ間の磁性粒子を介して流れる電流値を測定することにより、磁性粒子の汚染度を測定し所望の帯電能レベルを維持することであり、本実施例の方法は、汚染レベルに合わせて印加される交番電圧の振幅を第１、第２の帯電スリーブの双方またはどちらかについて徐々に上げていき、磁性粒子が汚染しても磁性粒子を入れ替えることなく帯電能を維持できる方法である。
【００６９】
実施例１、２において、粒子の交換手段としてスクリューを用いているが、この例に限られるものではなく、粒子を磁性粒子補給容器から補給するだけでもよい。また、粒子の入れ替えと実施例３のように交流電圧の振幅値を変化させる事を同時に行なってもかまわない。
【００７０】
また、実施例１，２，３において、粒子の補給または交換時期が来た場合、不図示の操作パネル等に補給交換時期が来たことを知らせる表示をする方法を合わせてとってもよい。この場合、粒子の補給または交換又はカートリッジの交換を人間の手により行なってもかまわない。
【００７１】
また、実施例１，２，３では電流量測定用に図２、１９、２０のように回路を組んでいるがこれらに限られるものではない。例えば帯電用または電流量測定用の電源は兼用するように構成してもかまわない。また、電流測定手段の配置を電流量測定用回路接点６０とアースの間に設けても良い。ここで重要なのは、電源や電流量測定装置の位置に関わらず、第１及び第２の磁気ブラシ帯電器に帯電用の電圧を印加できる帯電用回路と、第１及び第２の磁性粒子担持体間を流れる電流量を測定するための電流量測定用回路とが設けられていればよい。
【００７２】
また、電源に直流電圧を用いるか、交流電圧との重畳電圧を用いるかは問題としない。
【００７４】
実施例１，２，３において磁性粒子の汚染度を検知するための電流値の検出方法について、第１の帯電スリーブ３０６を接地し、第２の帯電スリーブ３０３に０〜６００Ｖの直流電圧または交番電圧を印加した場合の電流値を測定したが、電圧の印加についてもこのような例に限られるわけではない。例えば、第２の帯電スリーブ３０３を接地して第１の帯電スリーブ３０６に電圧を印加しても構わないし、第１及び第２の帯電スリーブともに接地せず各々に異なる直流電圧を印加しても構わないし、実施例中で可変とした第２の帯電スリーブ３０３に印加した直流電圧値についても例えば３００Ｖと言ったような固定値のみでの測定を用いて検知を行なっても構わない。
【００７５】
つまり本発明は、帯電スリーブ間の磁性粒子を介して流れる電流値を測定することである。また、その電流量をもとに磁性粒子の汚染度を測定し所望の帯電能レベルを維持することであり、その際の電圧の印加方法及び検知結果に対応してどのようにして帯電能レベルを維持するかといった手段に関しては制限されるものではない。
【００７６】
【発明の効果】
本発明においては、上記のように第１及び第２の磁性粒子担持体を有し、第１及び第２の磁性粒子担持体間を磁性粒子が受け渡されることにより磁性粒子を循環させ、感光体に対して複数の接触ニップを形成し帯電を行なう帯電装置において、第１及び第２の磁性粒子担持体間に磁性粒子を介して流れる電流量を測定する電流量測定手段により、電流量から磁性粒子の汚染度を検知することができる。また、その汚染の度合いにより磁性粒子の補給や交換、または磁性粒子担持体へ印加するバイアスの交番電圧の振幅を上げるなどの方法によって帯電能の低下を防止し長期に渡り良好な画像を維持することを可能にしている。磁性粒子を流れる電流量を直接測定しているため、被帯電体の汚染等による影響を受けず詳細な汚染の検知を行い帯電性能の維持を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１，２、３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において測定した磁性粒子を介して流れた電流値の耐久による推移
【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を行なわない場合の帯電電位の推移を示すグラフ
【図７】実施例１において用いた磁性粒子の入替を行なわない場合の電位ムラの推移を示すグラフ
【図８】実施例１において用いた磁性粒子の入替を行なった場合の帯電電位の推移を示すグラフ
【図９】実施例１において用いた磁性粒子の入替を行なった場合の電位ムラの推移を示すグラフ
【図１０】実施例２において用いた磁性粒子の入替を行なわない場合の帯電電位の推移を示すグラフ
【図１１】実施例２において用いた磁性粒子の入替を行なわない場合の電位ムラの推移を示すグラフ
【図１２】実施例２において用いた磁性粒子の入替を行なった場合の帯電電位の推移を示すグラフ
【図１３】実施例２において用いた磁性粒子の入替を行なった場合の電位ムラの推移を示すグラフ
【図１４】実施例３において電流値に応じて交番電圧を変化させた場合の帯電電位の推移を示すグラフ
【図１５】実施例３において電流値に応じて交番電圧を変化させた場合の電位ムラの推移を示すグラフ
【図１６】実施例２において測定した磁性粒子を介して流れた電流値の耐久による推移を示すグラフ
【図１７】実施例３において測定した２０万枚時点での磁性粒子を介して流れた電流値と交番電圧の振幅値の関係を示すグラフ
【図１８】実施例３において耐久に応じて交番電圧の振幅値を変化させた場合の磁性粒子を介して流れた電流値を示すグラフ
【図１９】本発明の実施例２において用いた磁気ブラシ帯電器の概略図
【図２０】本発明の実施例３において用いた磁気ブラシ帯電器の概略図
【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 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
２０、２１ 切り替えスイッチ
５０，５１ 帯電用回路接点
５２，５３ 帯電用直流電源
５４ 帯電用交番電源
６０，６１ 電流量測定用回路接点
６２ 電流計
６３ 電流測定用直流電源
６４ 電流測定用交番電源
３０８ 第１の磁気ブラシ帯電器
３０９ 第２の磁気ブラシ帯電器
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電装置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。なお、転写残りのトナーを除去する方法としてクリーナを使わずに現像器において現像同時クリーニングを行なうクリーナーレスシステムも存在する。
【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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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複数用いる帯電方法が提案されている。
【００１６】
しかし、複数の磁気ブラシ帯電器を用いた場合は、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交換間隔を長くすることが望まれる。更に、用いる被帯電体が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、ａ−Ｓｉ系感光体の優位性である高寿命を生かすことができる。
【００１７】
前述のように磁性粒子を用いた磁気ブラシ帯電器は、粒子を用いるため被帯電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に汚染に強く、また、ローラ帯電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が、長期にわたり耐久を行なっていくとクリーナがあったとしても、クリーナー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。
【００１８】
そこで従来発明においては、長期にわたる耐久を行なった際においても帯電能の低下を引き起こすことの無いように、磁性粒子の汚染度合いを帯電部材と被帯電部材の間の電流量をもとに検知し、それをもとに磁性粒子の入れ替え等により帯電能を維持することを行なってきた。
【００１９】
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。
【００２０】
【特許文献１】
特開平０７−２３９６０３号公報
【特許文献２】
特開平１０−２５４２２３号公報
【特許文献３】
特開平１１−１４９２０４号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ながら従来の発明の方法においては帯電部材と被帯電部材との間に流れる電流量を測定していたため、被帯電部材の表面の膜厚、汚染度、環境等に影響をうけ、磁性粒子の汚染だけを詳細に検知することは難しく、磁性粒子の局所的な汚れを検知することはできなかった。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題を解決するために、下記の構成を特徴とする帯電装置及び画像形成装置である。
【００２３】
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の磁性粒子担持体と、前記第１の磁性粒子担持体よりも前記被帯電体移動方向に対して下流側に設けられた第２の磁性粒子担持体とを有する帯電装置において、
前記第１の磁性粒子担持体及び前記第２の磁性粒子担持体は、それぞれの内部に前記第一の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体とが対向する位置において反対極性となるように配置された磁界発生部材を備え、
前記磁性粒子は、前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体に共有して使用され、
前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体に近接する電流測定用のプローブを設けることなく、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間に電圧を印加したときに、磁性粒子を介して前記第１及び前記第２の磁性粒子担持体間に流れる電流量を測定する電流量測定手段を有し、
前記電流量測定手段は、前記被帯電体を回転させて前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体の間に電圧を印加する前記被帯電体の帯電時ではなく、
前記被帯電体を回転させないで前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体の間に電圧を印加する電流測定時に、磁性粒子を介して前記第１及び前記第２の磁性粒子担持体間に流れる電流量を測定することを特徴とする帯電装置。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本実施例における画像形成装置について概略構成及び動作について図１を用いて説明する。
【００２５】
図１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が磁気ブラシ帯電装置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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。なお、転写残りのトナーを除去する方法としてクリーナを使わずに現像器において現像同時クリーニングを行なうクリーナーレスシステムとしてもよい。
【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、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。
【００３０】
次に帯電工程について説明する。本実施例では感光体としてポジ帯電極性のアモルファスシリコン感光体を用いて、図２に示すような一体容器内に第１及び第２の磁性粒子担持体を有し磁性粒子を循環させて感光体に対して２つのニップを形成して帯電を施す磁気ブラシ帯電装置となっている。
【００３１】
ここで、図５は、本実施例において用いたポジ帯電極性のａ−Ｓｉ系感光体の構造を示す模式的な断面図である。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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ー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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
これに対して、帯電部材として導電性ローラーやファーブラシローラー、磁性粒子を担持したマグネットローラ等を用いた、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。
【００４１】
本実施例における、磁気ブラシ帯電装置を図２を用いて説明する。磁気ブラシ帯電装置３０内には磁性粒子が２００ｇが収容されている。磁気ブラシ帯電装置３０は、第１の磁気ブラシ帯電器３０８と第１の磁気ブラシ帯電器よりも感光体移動方向下流側に設けられた第２の磁気ブラシ帯電器３０９とを備え、それぞれの磁気ブラシ帯電器は内部に第１の磁性粒子担持体である第１の帯電スリーブ３０６及び第２の磁性粒子担持体である第２の帯電スリーブ３０３を有し、各々の帯電スリーブ３０３，３０６内に５極構成の磁界発生部材であるマグネット３０２、３０５が存在しており、このマグネットの磁気拘束力により磁性粒子３０４が拘束され帯電スリーブ表面に磁気ブラシを形成する構成となっている。
【００４２】
本実施例では一体容器内に複数の帯電スリーブを収容し、磁性粒子を循環させて感光体に対して２つの接触ニップを形成して帯電を実現している。磁気ブラシ帯電器３０において複数帯電を実現する方法としては本実施例のように一体容器内に複数の帯電スリーブを収容する方法以外にも独立で２つの磁気ブラシ帯電器を用いて帯電を行う方法もあるが、本実施例のような構成にすると、磁性粒子担持体を近接配置できるためスペースとしても小さく形成できる。
【００４３】
マグネット３０２、３０５はそれぞれ複数の磁極を有し、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において、周方向に隣接する同極性の磁極が配置されている。さらに第１の磁気ブラシ帯電器のマグネットの磁極と第２の磁気ブラシ帯電器マグネットの磁極は、両者の対向部で互いに逆極性になっている。このように磁極を構成することにより２本の磁性粒子担持体間の磁性粒子の搬送性が良くなる。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、３０６の回転にともない前述の固定マグネット３０２，３０５の磁気力によって図２のように第２の帯電スリーブから第１の帯電スリーブへと帯電用磁性粒子３０４が受け渡されつつ搬送される。また、上記の第１及び第２の帯電スリーブは感光ドラム１に対し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に対し第１及び第２の帯電スリーブは共に２５０ｍｍ／ｓｅｃで回転している。上記の第１及び第２の帯電スリーブに、それぞれ電圧を印加することにより、感光ドラム表面に接触した磁性粒子３０４から電荷が感光ドラム１表面へと与えられ、印加された電圧に対応した電位近傍に帯電される。
【００４４】
前述の磁性粒子規制手段３０１によって、磁気ブラシ帯電器内の帯電スリーブ表面にコーティングされる磁性粒子量は本実施例では５０ｍｇ／ｃｍ２に設定されている。磁性粒子の漏らし量としては１０ｍｇ／ｃｍ２〜２００ｍｇ／ｃｍ２程度が好ましい。更に好ましくは、十分な接触状態を保ち且つニップ内を通過できずに溢れてしまうような現象を防止するためには、３０〜１００ｍｇ／ｃｍ２程度に設定することが好ましい。
【００４５】
また、帯電用磁性粒子３０４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、好ましく用いられる。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２０μｍ、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。
【００４６】
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。
【００４７】
また、本実施例において画像形成を行う際には、切り替えスイッチ２０、２１は帯電用回路接点５０、５１と接続し、帯電用直流電源５２、５３により第１の磁性粒子担持体である帯電スリーブ３０６には６００Ｖの直流電圧を、第２の磁性粒子担持体である帯電スリーブ３０３には５００Ｖの直流電圧を印加している。このように電圧を印加して帯電工程を行うと、第１の帯電スリーブ３０６との接触ニップにより６００Ｖ近傍まで帯電された後に、ａ−Ｓｉ感光体の場合には暗減衰による電位減衰が生じ、第２の帯電スリーブ３０３での帯電を施す直前においては５００Ｖ弱に減衰している。引き続き第２の帯電スリーブ３０３で帯電を行うと、第１の帯電スリーブ３０６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の帯電スリーブ３０６によって形成されるニップ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の帯電スリーブ３０３による帯電工程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。
【００４８】
図６は上記のような条件下において、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。
【００４９】
電位及び電位ムラについて初期から５万枚程度までは問題なく帯電できているが、５万枚を過ぎたあたりから徐々に帯電能が低下して電位の低下、電位ムラの増加が見られている。
【００５０】
このように帯電能が低下した磁性粒子３０４を、前述と同様の抵抗値測定を行ったところ、初期の抵抗値が５×１０６Ω・ｃｍであったものが１０万枚経過後には２×１０７Ω・ｃｍに抵抗アップしてしまっている。つまり、この抵抗アップが帯電性能を悪化させている要因であると考えられる。
【００５１】
そこで、本発明においては本体に設置した状態で容易に磁性粒子３０４の抵抗を測定し、磁性粒子３０４の抵抗アップによる影響を画像形成時に及ぼさないように制御を行うことを目的としている。
【００５２】
最初に、非画像形成時に第１の帯電スリーブ３０６と第２の帯電スリーブ３０３間に電位差を設け、流れる電流を測定することによって磁性粒子３０４の抵抗値を測定する。具体的には、非画像形成時に、感光ドラム１の回転を停止させ、図２の切り替えスイッチ２０、２１を帯電用回路接点５０、５１から電流量測定用回路接点６０、６１に切り替えることにより電流量測定用回路を形成する。このように感光ドラム１を停止させて電流量を測定する場合は、磁気ブラシ帯電器から感光ドラムへは電流が流れないため帯電スリーブ間の磁性粒子を流れる電流を測定することが可能である。また、帯電用の電源及び回路と兼用させて電流量測定用回路を組むことにより新しく電源を加えることや、帯電スリーブに電流測定用のプローブなどを新しく加える必要がない。図３は第１の帯電スリーブ３０６をアースに接地し第２の帯電スリーブ３０３に０〜６００Ｖの異なる直流電圧値の電圧を印加した場合の電流量について、初期の磁性粒子及び、５万枚、１０万枚、２０万枚、４０万枚経過後について測定したものである。図３からもわかるように耐久を行うに従い徐々に磁性粒子の抵抗値が高くなり電流量が減少していることがわかる。
【００５３】
そこで、本実施例においては上記のように第１の帯電スリーブ３０６と第２の帯電スリーブ３０３間に電位差を設け流れる電流を測定することによって磁性粒子３０４の抵抗値を測定する工程を電子写真装置の本体の電源投入時及び１０００枚通紙時に行なうようにした。
【００５４】
具体的には、図２の切り替えスイッチ２０、２１を帯電用回路接点５０、５１から電流量測定用回路接点６０、６１に切り替えることにより電流量測定用回路を形成することにより行う。第１の帯電スリーブ３０６をアースに接地し第２の帯電スリーブ３０３に電流測定用直流電源６３で０〜６００Ｖの直流電圧を印加した場合の電流量を電流量測定手段である電流計６２でモニタし、その電流値が図３中の５万枚時点での電流値よりも低くなった場合に磁性粒子の交換時期として、粒子交換手段であるスクリュー３０７により使用済みの磁性粒子を約１０ｇ帯電容器内から回収し不図示の磁性粒子回収容器に送り、新しい磁性粒子を１０ｇを不図示の磁性粒子補給容器より補給し磁性粒子の入替工程を行った。
【００５５】
このように、磁性粒子の抵抗値を測定し磁性粒子の汚染に対応して入替を行なうことにより、帯電性の低下を一定値以下にならないように制御することが可能となり長期にわたり帯電電位および電位ムラを良好なレベルに保つことが可能となる。図８は本実施例の条件下において、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９は、前記条件における電位ムラの推移をあらわしている。図６、図７のように悪化していくことなく長期に渡り良好な帯電電位及び電位ムラが維持できていることがわかる。
【００５６】
（実施例２）
実施例２においては図１９に示すように第１の帯電スリーブ３０６及び第２の帯電スリーブ３０３に対して第１の帯電スリーブ３０６には帯電用直流電源５２により６００Ｖの直流電圧を、帯電用直流電源５３により第２の帯電スリーブ３０３には５００Ｖの直流電圧を印加し、さらに帯電用交番電源５４により周波数１０００ＨＺ、振幅２００Ｖの交番電圧を重畳して帯電を行った。本実施例のように帯電バイアスに交番電圧を重畳すると初期の帯電電位及び電位ムラが改善されるのと同時に磁性粒子の汚染が生じても帯電電位及び電位ムラの悪化しにくくなる。電流量測定は、電流測定用直流電源６３、６４による直流電圧と交番電圧の重畳電圧を用いて測定を行い、帯電時、電流量測定時の回路の切り替え等その他の構成については実施例１と同様とした。
【００５７】
図１０は上記のような帯電条件において磁性粒子の入替を行なわずに、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１１は、電位ムラの推移をあらわしている。実施例１の図６、図７と比較すると電位の低下及び電位ムラの上昇は緩やかな推移を示しており、実施例１における５万枚の時点と本実施例の２０万枚の時点、実施例１における４０万枚の時点と本実施例の６０万枚の時点での電位及び電位ムラがほぼ同等となっている。図１６は、第１の帯電スリーブ３０６をアースに接地し第２の帯電スリーブ３０３に０〜６００Ｖの直流電圧に周波数１０００ＨＺ、振幅２００Ｖの交番電圧を印加した場合の直流電流量を測定したものである。実施例１と同程度の帯電性を確保するためには上記のような方法で直流電流値を画像形成装置本体立ち上げ時や一定枚数通紙後に測定し、２０万枚時点での電流量以下にならないように、磁性粒子の入替を行なえば良いが、本実施例ではより帯電能が高い状態を維持するために１０万枚時点での電流量以下にならないように磁性粒子の入替を行なった。このときの磁性粒子の入替量は実施例１と同様に１０ｇとした。入替量に関しては本実施例のように１０ｇに限られるものではなく、より少量にして小刻みに入れ替えても良いし、より多く入替を行ない入替間隔を長くしても構わない。また、磁性粒子の汚染レベルの下限値も、本実施例では１０万枚時点の電流値を下まわらないレベルに設定したが、これもこの条件に限られるものではなく、より帯電能を高く維持したい場合には磁性粒子の入替頻度を高くすれば良いし、入替頻度を少なくしたい場合には画像欠陥の出ないぎりぎりの領域で制御を行なっても構わない。図１２は本実施例の上記の条件下において、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１３は、前記条件における電位ムラの推移をあらわしている。図１０図１１に比較して実施例１と同様に改善がはかられ、長期に渡り良好な帯電電位及び電位ムラが維持できていることがわかる。
【００５８】
本発明において大事なのは帯電スリーブ間に異なる電圧を印加して、磁性粒子を介して流れる電流値を測定することにより、磁性粒子の汚染度を測定し所望の帯電能レベルを維持することである。
【００５９】
また、磁性粒子の汚染度を測定するにあたっては上記のように実際に帯電の行なう際の交流電圧を重畳した状態で測定しても良いし、例えば実際画像を出力する際には交流電圧を重畳するが、磁性粒子の汚染具合を測定する場合には直流電圧のみを印加して測定しても良い。このようにして磁性粒子の汚染度を測定する場合のみ直流電圧のみ印加した場合磁性粒子の汚染による電流量の低下が交番電圧を重畳した場合よりも大きいため汚染度合いの差がわかりやすく制御が容易となる。
【００６０】
（実施例３）
実施例１，２においては、第１及び第２の磁性粒子担持体間を磁性粒子３０４を介して流れる電流量の測定することにより、磁性粒子３０４の汚染度を測定し磁性粒子３０４の入替を行なったが、本実施例においては磁性粒子３０４の入替は行なわず、磁性粒子３０４の汚染度に対応して前記の帯電スリーブに印加される交番電圧の振幅を変化させることにより帯電能の維持を実現した。実施例２において述べたとおり、帯電時に印加される直流電圧に対して交番電圧を重畳することにより帯電能は大幅に向上される。図１７は２０万枚時点におけるの前記電流値測定時の直流電圧値を電流値の関係を示す図であり、振幅を変化させた場合の直流電流値がわかるが、図１７からもわかるように振幅を高めることにより直流電流が流れるようになることがわかり、帯電性向上に交番電圧の振幅値が大きく寄与することがわかる。
【００６１】
ただし、交流電圧を高め過ぎることは必ずしも良いことばかりではない。例えば振幅が１２００Ｖを越えるとＡＣ放電が生じ画像流れ等が発生しやすくなる。また、１２００Ｖ以下においても必要以上に交流電圧が高いと帯電スリーブ３０３，３０６と感光ドラム１間のニップ部で磁性粒子が滞留し通過しにくくなる現象が発生し、トナー等が磁気ブラシ帯電器へ混入した際など交番電圧値が高いほど感光ドラム１への吐きだしが行なわれにくく磁気ブラシ中へのトナーの混入量が高くなるなどの現象も発生する。よって、本実施例では帯電能を維持できる中でできるだけ低めの振幅値で画像出力を行なうように制御するため、汚染度に応じて少しずつ交番電圧の振幅を上げている制御を行なっている。
【００６２】
本実施例においては、図２０に示すように、帯電用直流電源５２により第１の帯電スリーブ３０６には６００Ｖの直流電圧を、帯電用直流電源５３により第２の帯電スリーブ３０３には５００Ｖの直流電圧を印加し帯電を施した。画像出力枚数が増えるにしたがい、各々の帯電スリーブに印加する直流電圧に対して帯電用交流電源５４により１０００Ｈｚの交流電圧を重畳し、その振幅を汚染度に応じて徐々に上げていき帯電能を維持するようにした。帯電時、電流量測定時の回路の切り替え等その他の構成については実施例１と同様とする。
【００６３】
磁性粒子の汚染度の測定に際しては、初期の状態において第１の帯電スリーブをアースに接地し第２の帯電スリーブに０〜６００Ｖの直流電圧を印加した場合の電流値を測定しておき、画像出力を重ねるに従い電流値測定時において第２の帯電スリーブ印加する電圧に電流測定用交番電源６４により交番電圧の重畳を行い、周波数１０００ＨＺの条件で０Ｖから徐々に上げて初期の電流値に近くなる振幅値を電流計６２で検出し、画像出力時の交番電圧の振幅値を決定している。つまり、磁性粒子担持体間に流れる電流量の測定により、帯電時に印加される交番電圧の振幅値を決める構成となっている。
【００６４】
図１８は、出力枚数に伴い交番電圧の振幅値を高めていった場合の前記電流値測定時の直流電圧値を電流値の関係を示すものである。初期の直流電圧に対して、５万枚時点は振幅１００Ｖ、１０万枚時点は振幅２００Ｖ、２０万枚時点は振幅４００Ｖ、４０万枚時点は振幅６００Ｖ、６０万枚時点は振幅７００Ｖの条件下でほぼ同程度の電流値を示していることがわかる。
【００６５】
本実施例においては、画像出力に際し第１の帯電スリーブ３０６及び第２の帯電スリーブ３０３に重畳される交番電圧を上述のようにして測定された電流値に対応して振幅値を決め、第１及び第２の帯電スリーブへ同じ交流電圧を重畳し帯電を施した。このように、画像出力に伴い磁性粒子が汚染されていくのに対応して、磁性粒子の汚染レベルを検知し徐々に交番電圧を上げていくことにより磁性粒子の入替等を行なうことなく初期とほぼ同等な帯電レベルを維持し良好な画像を得ることが可能となった。
【００６６】
図１４は本実施例における上記の条件下で、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１５は、前記条件における電位ムラの推移をあらわしている。本実施例のように出力枚数に応じて磁性粒子の汚染検知を行ない、徐々に重畳する交流電圧の振幅値を上げ磁性粒子の汚染による帯電能低下を防止することにより、図１４，図１５のように長期に渡り良好な帯電電位及び電位ムラが維持できていることがわかる。
【００６７】
また、本実施例においては磁性粒子の汚染検知によって得られた交流電圧の振幅値を、第１及び第２の帯電スリーブについて同じ振幅値で重畳したが、必ずしも同じ振幅値にする必要は無い。第１の帯電スリーブ３０６か第２の帯電スリーブ３０３かのいずれかのみに上記の振幅値を重畳する方法でも構わない。好ましくは第１の帯電スリーブ３０６の方が帯電時に流れる電流量が大きいため帯電に及ぼす影響が高いことから、上記の振幅値は第１の帯電スリーブ３０６に印加する方がよいが、これに限られるものではない。
【００６８】
本発明において大事なのは帯電スリーブ間の磁性粒子を介して流れる電流値を測定することにより、磁性粒子の汚染度を測定し所望の帯電能レベルを維持することであり、本実施例の方法は、汚染レベルに合わせて印加される交番電圧の振幅を第１、第２の帯電スリーブの双方またはどちらかについて徐々に上げていき、磁性粒子が汚染しても磁性粒子を入れ替えることなく帯電能を維持できる方法である。
【００６９】
実施例１、２において、粒子の交換手段としてスクリューを用いているが、この例に限られるものではなく、粒子を磁性粒子補給容器から補給するだけでもよい。また、粒子の入れ替えと実施例３のように交流電圧の振幅値を変化させる事を同時に行なってもかまわない。
【００７０】
また、実施例１，２，３において、粒子の補給または交換時期が来た場合、不図示の操作パネル等に補給交換時期が来たことを知らせる表示をする方法を合わせてとってもよい。この場合、粒子の補給または交換又はカートリッジの交換を人間の手により行なってもかまわない。
【００７１】
また、実施例１，２，３では電流量測定用に図２、１９、２０のように回路を組んでいるがこれらに限られるものではない。例えば帯電用または電流量測定用の電源は兼用するように構成してもかまわない。また、電流測定手段の配置を電流量測定用回路接点６０とアースの間に設けても良い。ここで重要なのは、電源や電流量測定装置の位置に関わらず、第１及び第２の磁気ブラシ帯電器に帯電用の電圧を印加できる帯電用回路と、第１及び第２の磁性粒子担持体間を流れる電流量を測定するための電流量測定用回路とが設けられていればよい。
【００７２】
また、電源に直流電圧を用いるか、交流電圧との重畳電圧を用いるかは問題としない。
【００７４】
実施例１，２，３において磁性粒子の汚染度を検知するための電流値の検出方法について、第１の帯電スリーブ３０６を接地し、第２の帯電スリーブ３０３に０〜６００Ｖの直流電圧または交番電圧を印加した場合の電流値を測定したが、電圧の印加についてもこのような例に限られるわけではない。例えば、第２の帯電スリーブ３０３を接地して第１の帯電スリーブ３０６に電圧を印加しても構わないし、第１及び第２の帯電スリーブともに接地せず各々に異なる直流電圧を印加しても構わないし、実施例中で可変とした第２の帯電スリーブ３０３に印加した直流電圧値についても例えば３００Ｖと言ったような固定値のみでの測定を用いて検知を行なっても構わない。
【００７５】
つまり本発明は、帯電スリーブ間の磁性粒子を介して流れる電流値を測定することである。また、その電流量をもとに磁性粒子の汚染度を測定し所望の帯電能レベルを維持することであり、その際の電圧の印加方法及び検知結果に対応してどのようにして帯電能レベルを維持するかといった手段に関しては制限されるものではない。
【００７６】
【発明の効果】
本発明においては、上記のように第１及び第２の磁性粒子担持体を有し、第１及び第２の磁性粒子担持体間を磁性粒子が受け渡されることにより磁性粒子を循環させ、感光体に対して複数の接触ニップを形成し帯電を行なう帯電装置において、第１及び第２の磁性粒子担持体間に磁性粒子を介して流れる電流量を測定する電流量測定手段により、電流量から磁性粒子の汚染度を検知することができる。また、その汚染の度合いにより磁性粒子の補給や交換、または磁性粒子担持体へ印加するバイアスの交番電圧の振幅を上げるなどの方法によって帯電能の低下を防止し長期に渡り良好な画像を維持することを可能にしている。磁性粒子を流れる電流量を直接測定しているため、被帯電体の汚染等による影響を受けず詳細な汚染の検知を行い帯電性能の維持を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１，２、３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において測定した磁性粒子を介して流れた電流値の耐久による推移
【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を行なわない場合の帯電電位の推移を示すグラフ
【図７】実施例１において用いた磁性粒子の入替を行なわない場合の電位ムラの推移を示すグラフ
【図８】実施例１において用いた磁性粒子の入替を行なった場合の帯電電位の推移を示すグラフ
【図９】実施例１において用いた磁性粒子の入替を行なった場合の電位ムラの推移を示すグラフ
【図１０】実施例２において用いた磁性粒子の入替を行なわない場合の帯電電位の推移を示すグラフ
【図１１】実施例２において用いた磁性粒子の入替を行なわない場合の電位ムラの推移を示すグラフ
【図１２】実施例２において用いた磁性粒子の入替を行なった場合の帯電電位の推移を示すグラフ
【図１３】実施例２において用いた磁性粒子の入替を行なった場合の電位ムラの推移を示すグラフ
【図１４】実施例３において電流値に応じて交番電圧を変化させた場合の帯電電位の推移を示すグラフ
【図１５】実施例３において電流値に応じて交番電圧を変化させた場合の電位ムラの推移を示すグラフ
【図１６】実施例２において測定した磁性粒子を介して流れた電流値の耐久による推移を示すグラフ
【図１７】実施例３において測定した２０万枚時点での磁性粒子を介して流れた電流値と交番電圧の振幅値の関係を示すグラフ
【図１８】実施例３において耐久に応じて交番電圧の振幅値を変化させた場合の磁性粒子を介して流れた電流値を示すグラフ
【図１９】本発明の実施例２において用いた磁気ブラシ帯電器の概略図
【図２０】本発明の実施例３において用いた磁気ブラシ帯電器の概略図
【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 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
２０、２１ 切り替えスイッチ
５０，５１ 帯電用回路接点
５２，５３ 帯電用直流電源
５４ 帯電用交番電源
６０，６１ 電流量測定用回路接点
６２ 電流計
６３ 電流測定用直流電源
６４ 電流測定用交番電源
３０８ 第１の磁気ブラシ帯電器
３０９ 第２の磁気ブラシ帯電器
Claims (12)
- 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の磁性粒子担持体と、前記第１の磁性粒子担持体よりも前記被帯電体移動方向に対して下流側に設けられた第２の磁性粒子担持体とを有する帯電装置において、
前記第１の磁性粒子担持体及び前記第２の磁性粒子担持体は、それぞれの内部に前記第一の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体とが対向する位置において反対極性となるように配置された磁界発生部材を備え、
前記磁性粒子は、前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体に共有して使用され、
前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体に近接する電流測定用のプローブを設けることなく、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間に電圧を印加したときに、磁性粒子を介して前記第１及び前記第２の磁性粒子担持体間に流れる電流量を測定する電流量測定手段を有し、
前記電流量測定手段は、前記被帯電体を回転させて前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体の間に電圧を印加する前記被帯電体の帯電時ではなく、
前記被帯電体を回転させないで前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体の間に電圧を印加する電流測定時に、磁性粒子を介して前記第１及び前記第２の磁性粒子担持体間に流れる電流量を測定することを特徴とする帯電装置。 - 前記電流量の測定は、前記電圧が異なる値の直流電圧を使って複数回行なわれることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
- 前記電流量の測定値に応じて、磁性粒子の補給 または交換 を行うことを特徴とする請求項１または２いずれか記載の帯電装置。
- 前記電流量の測定値に応じて、磁性粒子の補給 または交換 の表示をすることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の帯電装置。
- 前記電流量の測定値に応じて、画像形成時に前記第１の磁性粒子担持体および前記第２の磁性粒子担持体に印加される交流電圧の振幅値を決めることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の帯電装置。
- 前記電流量の測定は、非画像形成時に行う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。
- 前記被帯電体は、アモルファスシリコンを含む感光体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。
- 前記磁界発生部材は複数の磁極を備え、前記複数の磁極は、隣接する同極性の磁極が配置されることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の帯電装置。
- 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ることを特徴とする請求項８に記載の帯電装置。
- 前記第１の磁性粒子担持体と前記第２の磁性粒子担持体により担持される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９のいずれか記載の帯電装置。
- 前記被帯電体は像担持体であり、前記像担持体、前記第１及び第２の磁性粒子担持体は、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジに設けられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか記載の帯電装置。
- 前記請求項１乃至１１記載の帯電装置と、前記被帯電体に対し露光を行い静電潜像を形成する像露光手段と、前記潜像を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し、前記被帯電体は像担持体であることを特徴とする画像形成装置。
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