JP3058531B2

JP3058531B2 - 接触帯電用粒子およびその帯電方法

Info

Publication number: JP3058531B2
Application number: JP5070249A
Authority: JP
Inventors: 信司山根
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: JPH06282148A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被帯電体に接触して帯
電する帯電方法に関し、特に電子写真における帯電方式
に接触帯電用粒子を用いて接触帯電を行う接触帯電用粒
子およびその帯電方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から電子写真プロセスにおける感光
体の帯電方法として、コロトロンを用いたコロナ帯電方
式および感光体表面に帯電ローラを接触させ帯電するロ
ーラ帯電方式などが使われている。

【０００３】コロナ帯電方式によれば、帯電を行うには
数ＫＶ高圧電源が必要であり、また周囲への電流のリー
クを防ぐ為帯電装置自体も大型化し絶縁ケーブルの使用
が必要である。さらに帯電によるコロナ生成物の発生で
帯電装置の帯電用ワイヤー等に付着して帯電効率を劣化
させ帯電装置自体の寿命を短くする一方、オゾンの発生
により環境に多大な悪影響を与える問題がある。

【０００４】また、ローラ帯電方式によれば、特公平３
−５２０５８に示されているように感光体に均一帯電を
行うためには数百Ｖの直流と２ＫＶ前後の交流を発生す
る電源が必要であるため電源装置が複雑になるばかり
か、帯電に際してはコロナ帯電ほどでないにしても少な
からずオゾンが発生し環境に悪影響を与えることが知ら
れている。また感光体に接触しているためにローラにト
ナー等が付着することによる汚染で帯電むらやローラ構
成成分中の未反応物等がローラ表面からしみ出し感光体
表面に付着することによる帯電むら及び濃度むらの発生
することもある。

【０００５】これらの帯電方法の問題点を解決するため
に粒状帯電剤により磁気ブラシを形成し、磁気ブラシを
介して感光体表面に帯電させる帯電方法が紹介されてい
る。かかる帯電剤に高抵抗磁性粒子を帯電剤に用いると
感光体に対する帯電付与能力が低いために、印加電圧を
高くしなければならないばかりか、ゴーストが発生しや
すくなる。また画像形成装置をコンパクトにするために
帯電前のイレース装置を省略すると帯電電圧が印加電圧
に向かって次第に上昇し、現像部ではキャリアとトナー
からなる２成分現像剤を行う場合にキャリアが感光体表
面上に移行するいわゆるキャリア引きが発生するという
問題がおこる。

【０００６】帯電剤に導電性粒子を用いて帯電付与能力
を向上させるとゴースト等の問題は解決されるが、感光
体の表面に欠陥があった場合にはそこに帯電電流が集中
して感光体の絶縁破壊が生じ信頼性に欠けるとの問題が
ある。特開昭６１−４７９５８に示すように感光体表面
に半導電性保護膜を形成することが提案されているが、
特殊な感光体を形成する必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、導電性磁性
粒子を用いても特殊な構成の感光体を使用する必要がな
く、しかも感光体の表面上に欠陥があったとしても感光
体の絶縁破壊の発生を防止するような接触帯電用粒子お
よびその帯電方法を提供することを目的とする。なお、
以下の説明では、本発明の請求項で記載している「接触
帯電用粒子」を「粒状帯電剤」または「帯電剤」と記載
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１記載
のように、帯電に（１）導電性磁性粒子と（２）絶縁性
磁性粒子からなる２成分の粒状帯電剤を用いることにあ
る。導電性磁性粒子の平均粒径としては５〜４０μｍで
あり、絶縁性磁性粒子の平均粒径は３〜２０μｍのもの
で、絶縁性磁性粒子の平均粒径のほうが導電性磁性粒子
の平均粒径よりも小さい粒子を用いる。なお、その配合
比としては重量基準で（１）／（２）が９／１〜７／３
となるよう調整する。

【０００９】また、請求項２記載の帯電方法によれば、
請求項１の粒状帯電剤をマグネットロールを内包した導
電性スリーブにより保持して磁気ブラシを形成し、その
磁気ブラシを被帯電体に接触させつつ、電圧印加手段に
より前記粒状帯電剤を介して電圧を印加して前記被帯電
体表面を帯電させ、さらには本発明の粒状帯電剤に４０
０ボルト以下の電圧を印加することを特徴としている。

【００１０】

【作用】感光体に電荷を注入して感光体を帯電させる導
電性磁性粒子と感光体の絶縁破壊を防止する絶縁性磁性
粒子を機能分離させた２成分の粒状帯電剤を用いるた
め、未帯電の感光体表面が粒状帯電剤に接近するにした
がって、帯電剤に印加されている電圧と感光体の帯電電
位の差により粒径の小さな絶縁性磁性粒子が感光体表面
に移動し絶縁性の薄層を形成するようになる。従って、
感光体表面にピンホール等の欠陥があったとしてもその
上に絶縁性薄層が形成されるためにその欠陥に大電流が
流れて感光体が絶縁破壊されるのが防止される。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の帯電方法を用いた画像形装置
の実施例を説明する説明図である。導電性支持体１３上
に感光層１５が形成されたドラム上の感光体１１の周囲
には、帯電ユニット２１、露光ユニット（ＬＥＤ露光光
学系４１）、現像ユニット５１、転写ユニット７１、定
着ユニット８１が配設されている。なお、感光体１１と
しては、ベルト状（シート状）のものを用いても良い。
感光体としては、ａ−Ｓｉ系感光体、ＯＰＣ系感光体、
Ｓｅ系感光体などが用いられる。

【００１２】２１は感光体１１に帯電を行う帯電ユニッ
トで、マグロール２５を内包し導電性の帯電スリーブ２
７を有する磁気ブラシローラ２３と、導電性磁性粒子お
よび絶縁性磁性粒子からなる粒状帯電剤２９と、帯電バ
イアス電源３１とから構成されている。粒状帯電剤２９
は、帯電スリーブ２７を介して帯電バイアス電源３１か
ら電圧が印加され、感光体１１に接触して電荷を注入し
帯電させるものであり、磁気ブラシローラ２３に対して
磁気ブラシを形成し、感光体に対しては固定、好ましく
は相対的に回転させる。

【００１３】粒状帯電剤２９の体積固有抵抗としては１
０²〜１０⁷Ω・ｃｍが好ましく、より好ましくは１０
³〜１０⁶Ω・ｃｍである。なお、粒状帯電剤２９の体
積固有抵抗は、底部に電極を有する内径２０ｍｍのテフ
ロン製筒体に粒子を１．５ｇ入れ、外径２０ｍｍφの電
極を挿入し、上部から１Ｋｇの荷重を掛けて測定した時
の値である。

【００１４】また導電性磁性粒子（ａ）と絶縁性磁性粒
子（ｂ）の配合比（ａ）／（ｂ）としては９／１〜７／
３（重量基準）が良く、より好ましくは１７／３〜３／
１である。帯電剤中の絶縁性磁性粒子が少なすぎると感
光体の絶縁破壊を防止することができなくなり、逆に多
すぎると帯電に必要な帯電バイアス電位が十分にかから
なくなる。

【００１５】粒状帯電剤２９の導電性磁性粒子として
は、例えば鉄粉のような表面抵抗層を形成して素材自体
が導電性と磁性を兼ね備えた粒子でもよく、また、磁性
を有するコア粒子の表面に導電層を形成して導電性を付
与したものでもよい。かかるコア粒子としては、次の２
つのタイプが代表的である。

【００１６】（１）磁性材微粒子をバインダー樹脂中に
分散・坦持せしめた磁性樹脂粒子コア。（２）フェライト、マグネタイト等の磁性粉体粒子その
ものからなる磁性粉体粒子コア。導電性磁性粒子の平均粒径は５〜４０μｍであり、好ま
しくは１０〜３５μｍである。導電性磁性粒子の磁力
は、ある程度以上に大きいことが必要であり、好ましく
は５ＫＯｅ（エールステッド）の磁場での最大磁化（磁
束密度）が５０ｅｍｕ／ｇ以上、より好ましくは５０〜
２００ｅｍｕ／ｇ、さらに好ましくは６０〜１８０ｅｍ
ｕ／ｇである。また、１ＫＯｅの磁場での最大磁化は、
３０ｅｍｕ／ｇ以上、好ましくは４０〜１００ｅｍｕ／
ｇであり、さらに好ましくは４５〜７０ｅｍｕ／ｇであ
る。導電性磁性粒子が上述よりも小径の場合、あるいは
磁力が小さい場合には粒子飛散が起こる。

【００１７】導電性磁性粒子は、体積固有抵抗が１０⁴
Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１０¹〜１０³Ω・ｃｍ
である。体積固有抵抗が余り大きくなると、帯電に必要
な帯電バイアス電位が十分にかからなくなる。なお、導
電性磁性粒子の体積固有抵抗は粒状帯電剤２９と同様に
して測定される。

【００１８】絶縁性磁性粒子としては例えば以下のもの
を用いることができる。（１）磁性粉体粒子をそのまま用いるノンコート絶縁
性磁性粉体粒子。（２）表面を樹脂等でコーティングした磁性粉体粒子
からなる絶縁性磁性粉体コート粒子。ここで、コーティ
ング用樹脂としては、シリコーン樹脂、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、スチレ
ン−アクリル共重合体樹脂などが用いられる。（３）磁性材微粒子をバインダー樹脂中に分散、坦持
した絶縁性磁性樹脂粒子。

【００１９】絶縁性磁性粒子は導電性磁性粒子より小さ
く、導電性磁性粒子の平均粒径の１／２以下であること
が好ましく、より好ましくは１／３以下である。その平
均粒径としては３〜２０μｍであり、好ましくは３〜１
０μｍである。磁力は導電性磁性粒子と同様の値で調整
される。また、絶縁性粒子が小径の場合、あるいは磁力
が小さい場合には導電性磁性粒子と同様、粒子の飛散が
起こる。

【００２０】絶縁性磁性粒子の体積固有抵抗としては１
０⁶Ω・ｃｍ以上、より好ましくは１０¹³Ω・ｃｍ以上
である。体積固有抵抗が余り小さくなると、感光体の絶
縁破壊を防止することができなくなる。なお、絶縁性磁
性粒子の体積固有抵抗は粒状帯電剤２９と同様にして測
定される。

【００２１】帯電バイアス電源３１の印加バイアスとし
ては、４００Ｖ以下が良く、好ましくは１５０Ｖ未満、
さらに好ましくは３０Ｖ〜１５０Ｖとする。あまり高い
電圧をかけると、本発明の粒状帯電剤中の導電性磁性粒
子の含有率が高いため絶縁破壊を起こす可能性が高い。
なお、本発明での電位の大きさは絶対値であり、正・負
は適宜決定される。

【００２２】次に、帯電装置の作用を説明する。図２は
感光体表面に磁気ブラシ帯電装置の磁気ブラシが接触し
て感光体を帯電させる様子を模式的に示した説明図であ
る。

【００２３】１は感光体である。同図において帯電剤は
マグローラ３を内包した導電性の帯電スリーブ２に保持
されている。帯電スリーブ２と感光体は相対的に回転し
ている。帯電に際しては感光体表面１の未帯電部１ａが
回転して帯電剤６が感光体１に接した位置に接近すると
にしたがって、電源装置７から帯電スリーブ２を通じて
帯電剤に電圧Ｖ1 が印加されているため、感光体表面１
の帯電電位Ｖp （未帯電のため０Ｖ）との差による電気
的な引力が働き帯電剤６中の粒径の小さい絶縁性磁性粒
子５が感光体の表面に移動して付着する。粒径のより小
さい粒子では粒子の体積に比例する磁気的な力よりも粒
子の表面積に比例する電気的な力のほうが支配的になる
ためである。

【００２４】その感光体表面が感光体表面１と帯電剤６
との接触部に入ってくる時には絶縁性磁性粒子５による
絶縁性薄膜が感光体表面１上に形成されていて、仮に感
光体表面１にピンホール等の欠陥が存在したとしても、
その部分は帯電電位Ｖp が０Ｖであるために絶縁性磁性
粒子５がその欠陥を埋めて絶縁性薄膜を形成するために
その欠陥に大電流が集中するのを防ぎ感光体が絶縁破壊
されずにすむ。

【００２５】感光体表面１が帯電剤６と接触して導電性
磁性粒子４を介して感光体表面１が一定の帯電電位に帯
電されると、感光体表面１と帯電剤６との間の電位差が
ほとんどなくなるために（ごく小さな感光体表面の帯電
開始電圧ΔＶ相当の電位差は存在する）絶縁性磁性粒子
５を感光体表面１に引きつけていた電気的な引力がなく
なり、絶縁性磁性粒子５は磁力によって帯電剤の磁気ブ
ラシに回収される。

【００２６】図３は感光体表面に磁気ブラシ帯電装置の
磁気ブラシが接触して感光体を帯電させる時の磁気ブラ
シの様子を巨視的に示した説明図である。帯電剤６と感
光体表面１によって形成される帯電空間においては、感
光体表面１上に絶縁性磁性粒子５が薄層を形成すること
により、巨視的には感光体表面１に近い層が絶縁性磁性
粒子５による高抵抗層Ｒ1 、遠い層が導電性磁性粒子４
による低抵抗層Ｒ2 とみなすことができる。

【００２７】図４は感光体表面の帯電電位と粒状帯電剤
から感光体表面上に移動した絶縁性磁性粒子の移動量の
関係を示す図である。

【００２８】同図より、感光体表面の帯電電位Ｖp が０
のとき絶縁性磁性粒子の感光体表面への移動量が最も多
く感光体１の表面帯電電位Ｖp が大きくなるにつれて減
少し表面帯電電位ＶP が電圧ＶC になると移動量は０に
なる。従って、この表面帯電電位により電気的吸引力が
なくなり絶縁性磁性粒子が磁力で全て回収されることと
なる。なお、この電圧Ｖc が帯電剤６に印加されている
電圧Ｖ1 から帯電剤２９にかかる分圧ΔＶを差し引いた
電圧より小さいことが条件になる。もし大きい場合には
感光体表面がある一定の電圧に帯電された後も帯電剤２
９の磁気ブラシから絶縁性磁性粒子５が回収されず感光
体１表面上に残留してしまい画像形成の次工程に悪影響
を与えることになる。

【００２９】実験例（１）導電性磁性粒子の調整特開平２−１８７７７１号公報の第５頁左下欄９行以降
の記載の「キャリアの製造例２」の方法に準拠して、本
発明の導電性磁性粒子を製造した。但し、フェライトと
しては平均粒径３０μｍのフェライト（Ｆｅ₂Ｏ₃ −Ｃ
ｕＯ−ＺｎＯ）を用い、フェライトとカーボンブラック
含有ポリエチレン樹脂被覆との重量比を９４：６に設定
した。得られた導電性磁性粒子の性状は以下の通りであ
った。平均粒径：３５μｍ体積固有抵抗：５×１０²Ωｃｍ最大磁化（１ＫＯｅ）：５５ｅｍｕ／ｇフェライト含有：９４重量％（２）絶縁性磁性粒子の調整スチレン／アクリル酸ｎ−ブチル共重合体（共重合比）・・・・２５重量部マグネタイト・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・７５重量部上記混合物を混練後、ジェットミルで粉砕、分級して以
下の性状の高抵抗磁性樹脂キャリアを得た。抵抗：１×１０¹⁰Ωｃｍ飽和磁化：７２ｅｍｕ／ｇ平均粒径：８μｍ（３）粒状帯電剤の調整前記導電性磁性粒子および絶縁性磁性粒子を用い、表１
に示す条件の導電性磁性粒子／絶縁性磁性粒子の配合比
を適宜かえた粒状帯電剤を作成した。

【００３０】

【表１】

【００３１】（４）画像形成図１の装置の帯電バイアス電源３１の印加バイアスを１
３０Ｖで感光体１１に帯電を行い、その後ＬＥＤ露光光
学系４１で露光して潜像を形成し、さらに特願平５−４
２０６９の現像方法を用いて、潜像をトナー現像をして
画像濃度を見たところ帯電剤Ｄについては感光体の絶縁
破壊による黒点，黒筋が、帯電剤Ｅについては帯電不良
によるゴーストが見られたが、帯電剤Ａ，Ｂ，Ｃについ
ては画像濃度１．２の良好な画像が得られた。

【００３２】

【発明の効果】本発明の帯電剤を用いれば、ゴーストや
帯電過剰が発生することがなく、しかも感光体の表面に
ピンホール等の欠陥があったとしても絶縁破壊を発生さ
せることなく感光体を磁気ブラシ帯電によって帯電させ
ることが可能である。

【００３３】また、本発明の帯電方法を用いれば、帯電
工程の低帯電電位化が可能であり、帯電バイアス用電源
の簡便化等が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電方法を用いた画像形装置の実施例
を説明する説明図

【図２】本発明の作用の説明図

【図３】本発明の作用の説明図

【図４】感光体表面の帯電電位と粒状帯電剤から感光体
表面上に移動した絶縁性磁性粒子の移動量の関係を示す
図

【符号の説明】

１１感光体２１帯電ユニット４導電性磁性粒子５絶縁性磁性粒子５１現像ユニット

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性磁性粒子および絶縁性磁性粒子によ
り構成され、前記絶縁性磁性粒子の平均粒径のほうが導
電性磁性粒子の平均粒径よりも小さく、電圧を印加して
接触している物体表面を帯電させる接触帯電用粒子にお
いて、前記導電性磁性粒子の平均粒径を5〜40μm、前記絶縁性
磁性粒子の平均粒径を3〜20μm、さらに前記両粒子を5K
Oeの磁場での最大磁化が50emu/g以上で1KOeの磁場での
最大磁化が30emu/g以上としたことを特徴とする接触帯
電用粒子。
【請求項２】導電性磁性粒子および絶縁性磁性粒子によ
り構成され、前記絶縁性磁性粒子の平均粒径のほうが導
電性磁性粒子の平均粒径よりも小さい接触帯電用粒子を
マグネットロールを内包した導電性スリーブにより保持
して磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシを被帯電体に接
触させつつ、電圧印加手段により前記接触帯電用粒子を
介して電圧を印加して前記被帯電体表面を帯電させる帯
電方法において、前記導電性磁性粒子の平均粒径を5〜40μm、前記絶縁性
磁性粒子の平均粒径を3〜20μm、さらに前記両粒子を5K
Oeの磁場での最大磁化が50emu/g以上で1KOeの磁場での
最大磁化が30emu/g以上とし、前記接触帯電用粒子に400ボルト以下の電圧を印加し、
前記被帯電体表面を帯電させるとともに前記絶縁性磁性
粒子が前記被帯電体表面に移動して絶縁性の薄層を形成
させることを特徴とする帯電方法。