JP3091003B2 - 接触帯電装置 - Google Patents
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Description
像形成装置において、感光体の如き静電潜像担持体の表
面を帯電させる帯電装置、特に導電ブラシによる接触帯
電装置に関する。
は、ローラ本体に導電性接触子を設けたローラ型導電ブ
ラシ、基板に導電性接触子を設けたバー型導電ブラシが
よく知られている。このような接触帯電装置による帯電
のメカニズムは放電による帯電、注入による帯電、摩擦
による帯電に分けられる。
度が比較的大きい、中、高速の画像形成装置では主とし
て放電による帯電が支配的となり、低速の装置では主と
して注入による帯電が支配的となる。いずれにしても摩
擦帯電は影響が小さい。
速の画像装置に注目すると、この種の装置において前述
の接触帯電装置を使用した場合、その帯電能が温度、湿
度といった環境の変動に大きく左右されるという問題が
ある。この環境変動の帯電装置帯電能への影響は、帯電
装置の使用を重ねても依然としてあるものの、使用を重
ねるうちに、図3に示すように、帯電能がある幅aに安
定してくる。なお、図3中、HHは高温高湿環境を、L
Lは低温低湿環境を、NNは常温常湿環境を示してい
る。しかし、帯電装置使用初期からある程度の複写、プ
リント枚数までは、帯電能が、前記安定幅aの領域より
低すぎたり(b)、高すぎたり(c)することがあり、
これに環境変動が加わると、帯電装置使用初期からその
後にかけての耐刷(複写、プリント)を通じて、帯電能
が著しく変動をする(図3中、変動幅X、Y参照)とい
う問題がある。
持体表面に接触させて該表面を帯電する接触帯電装置で
あって、耐刷を通じて帯電能の環境による変動が小さ
く、略一定の範囲に安定する接触帯電装置を提供するこ
とを課題とする。
すべく研究を重ねたところ、比較的低速の画像形成装置
において接触帯電装置を用いると、前述のように、帯電
のメカニズムとしては注入帯電が支配的となり、この注
入帯電は、帯電ブラシの静電潜像担持体との接触抵抗に
影響され、この接触抵抗如何によって帯電装置の帯電
能、静電潜像担持体の帯電電位が影響を受けることを見
出した。
電装置のブラシ毛における不純物(イオン性)の量に特
に影響され、そのため、当初の不純物量が少なすぎると
静電潜像担持体の電荷注入効果が低下し、帯電能が悪く
なる一方、不純物量が多過ぎると、静電潜像担持体へ電
荷がのり過ぎること、また、当初の不純物の多少に拘ら
ず、帯電装置の使用を重ねてブラシ毛がトナー、荷電制
御剤、静電潜像担持体の削れ粉等により、ある程度まで
汚れると、この汚れにより決定される注入帯電効果によ
り一定の帯電能に納まってくること、従って、ブラシ毛
に当初から、この一定の帯電能に納まるような接触抵抗
をもたらす量の不純物を持たせておけば、耐刷を通じ、
帯電能が安定化することを見出し、本発明を完成した。
担持体表面に接触させて該表面を帯電する接触帯電装置
において、前記導電ブラシを構成するブラシ毛が導電性
レーヨン糸からなり、該導電性レーヨン糸には、不純物
原子として、周期律表上の第1族、第2族、酸素原子を
除く第6族、第7族から選ばれた少なくとも一種の原子
が含まれており、該不純物原子の総含有量が該不純物を
含む導電性レーヨン糸を構成する全原子に対して0.0
5wt%以上、0.45wt%以下であることを特徴と
する接触帯電装置を提供するものである。
l、Na、Mgを例示できる。この他、Al、Si、F
e等が含まれてもよい。この不純物原子の総含有量は、
多すぎると帯電装置使用初期において静電潜像担持体へ
の電荷ののりが必要以上に多くなり、少なすぎると、電
荷注入効果が低下するので、前述のように0.05wt
%以上、0.45wt%以下程度がよい。
方法としては、代表的には、該レーヨン糸を不純物原子
を含む液で洗浄する方法を挙げ得る。そのような洗浄液
としては、例えば、NaOH、NaCl、NaHC
O3 、Na2 SO4 、Na2 S2 O3 、NaNO3 、N
a2 S、Na2 CO3 、Na2 SiO3 、CaSO4 、
Ca(OH)2 、CaCl2 、BaCl2 、MgC
l2 、MgSO4 、ZnSO4 、KOH、KCl、Li
OH、LiCl、HBr、HCl、HClO3 、HCl
O4 、H2 SO4 、NH4 Cl、FeCl3 、FeSO
4 、AlCl3 、Al(NO3 )3 、Al2 (SO4 )
3 等の水溶液を挙げることができる。また、各水溶液の
濃度及び洗浄回数を調整することによって、所望の量を
レーヨン糸に含ませることができる。
像形成装置に組み込まれ、導電ブラシ部分が静電潜像担
持体表面に接触する状態で帯電電圧が印加され、該像担
持体表面を帯電させることができる。導電ブラシを構成
するブラシ毛は不純物原子として周期律表上の第1族、
第2族、第6族、第7族から選ばれた原子を0.05w
t%以上、0.45wt%以下含んでいるので、それに
よって導電ブラシと静電潜像担持体表面との接触抵抗が
適度に調整され、帯電装置の使用初期から耐刷を通じて
帯電能が環境による変動の少ない状態で略一定の範囲に
安定する。
照して説明するが、まず、各実施例、各比較例につき共
通の事項を説明する。実施例帯電装置及び比較例帯電装
置の基本構成は図1の図(A)に示すとおりである。
末を含有させた太さ6デニール、電気抵抗1×105 Ω
cmの導電性レーヨン糸からなるブラシ毛1を100本
一束として、図1の(B)図に示すように、厚さt=1
mmの基布2の経糸21にW字形に織り込んでパイル布
とし、このパイル布を裁断し、布裏面に導電性接着剤を
塗布し、この接着剤にて該裁断布をアルミニウム製基台
3に接着固定した固定型ブラシ帯電装置である。
mm、幅W=7mm、高さH=5mmである。導電ブラ
シ部分10を構成するブラシ毛1は、実施例、比較例と
も、導電性レーヨン糸を主体とするもので、そのレーヨ
ン糸は次のように作製してある。すなわち、木材パルプ
を、18〜19%NaOHに18〜25℃、1〜2時間
浸漬してアルカリセルロースとし、圧搾・粉砕後、重合
度を低下させる目的で熟成する。これにCS2 を20〜
30℃で反応させて、セルロースキサンテートにする。
これを10〜18℃でdilNaOH水溶液に溶解して
ビスコース(セルロース約8%、NaOH約6%)と
し、濾過、脱泡・熟成を経て紡糸機に送る。別にビスコ
ースに粒径0.1μmの導電性カーボンを分散した液を
紡糸機に送る。紡糸機のチューブ内で所望のカーボン/
セルロース比となるよう注入量を調整し、混合液をノズ
ルから凝固浴に放出する。凝固浴にH2 SO4 (8〜1
0%)−ZnSO4 (1〜2%)−Na2 SO4 (20
〜30%)系を用いて、40〜50℃で湿式紡糸したの
ち、水洗・脱硫などの後処理を経てレーヨン導電糸を得
る。 パルプ等の化学式は以下のとおりである。
10O5 )n アルカリセルロース (C6 H9 O4 ・ONa)n セルロースキサンテート (C6 H9 O4 ・OCS2 N
a)n レーヨン (C6 H10O5 )n 次に具体的実施例、比較例について順次説明する。 実施例1 前述のように得られた導電性レーヨン糸10kgをNa
SO 4 (0.001wt%)、CaCl 2 (0.030
wt%)及びH 2 SO 4 (0.200wt%)を含有し
た洗浄水50リットルを入れた容器の中に浸漬し、洗浄
を行った。洗浄は1回当たり10秒間行い、合計4回洗
浄した。
子分光分析装置(日本電子株式会社製JAMP−10
S)、二次イオン質量分析装置(ATOMIKA社、D
IDA−3000)により分析したところ、レーヨン糸
中にはS、Ca、Cl、Naが含まれており、その含有
量はこれら不純物を含む導電性レーヨン糸を構成する全
原子に対して0.10、0.06、0.03、0.01
(wt%)であり、総含有量は0.20wt%であっ
た。
電ブラシを作製した。 実施例2 実施例1において導電性レーヨン糸の洗浄回数を合計2
回とした以外は実施例1と同様の方法でレーヨン糸の洗
浄を行い、レーヨン糸への付着物、或いは含有物の量を
調整してレーヨン糸を得た。このレーヨン糸を実施例1
と同様の方法で分析したところ、レーヨン糸中にはS、
Ca、Cl、Naが含まれており、各含有量が0.02
5、0.01、0.01、0.005wt%で総含有量
が0.05wt%のものであった。
帯電ブラシを作製した。 実施例3 得られた導電性レーヨン糸1kgをNaSO 4 (0.0
10wt%)及びCa(OH) 2 (0.200wt%)
を含有した洗浄水10リットルを入れた容器の中に浸漬
し、洗浄を行った。洗浄は1回当たり10秒間行い、合
計2回洗浄した。
様に分析したところ、レーヨン糸中にはS、Ca、Na
が含まれており、その含有量はこれら不純物を含む導電
性レーヨン糸を構成する全原子に対して0.01、0.
18、0.02wt%であり、総含有量は0.21wt
%であった。この導電性レーヨン糸を用いて図1に示す
帯電ブラシを作製した。 実施例4 得られた導電性レーヨン糸1kgをCa(OH)
2 (0.020wt%)及びCaCl 2 (0.020w
t%)を含有した洗浄水10リットルを入れた容器の中
に浸漬し、洗浄を行った。洗浄は1回当たり10秒間行
い、合計10回洗浄した。
様の方法で分析したところ、レーヨン糸中にはCa、C
lが含まれており、その含有量はこの不純物を含む導電
性レーヨン糸を構成する全原子に対して0.15、0.
05wt%であり、総含有量は0.20wt%であっ
た。この導電性レーヨン糸を用いて図1に示す帯電ブラ
シを作製した。
変えた以外は実施例1と同様の方法でレーヨン糸の洗浄
を行い、レーヨン糸への付着物或いは含有物の量を調整
し、2種類のレーヨン糸を得た。なお比較例1では洗浄
回数を合計20回とし、比較例2では洗浄回数を1回だ
けとした。このレーヨン糸を実施例1と同様の方法で分
析したところ、いずれのレーヨン糸中にもS、Ca、C
l、Naが含まれており、各含有量が1.30、0.1
0、0.08、0.02wt%で総含有量が1.50w
t%のもの(比較例1)と、各含有量が0.01、0.
01、0.01、0.01wt%で総含有量が0.04
wt%のもの(比較例2)であった。これら2種の導電
性レーヨン糸を用いて2種類の図1に示す帯電ブラシを
作製した。 比較例3 前記実施例4において、導電性レーヨン糸の洗浄回数を
20回とした以外は実施例4と同様の方法でレーヨン糸
を十分に洗浄し、分析を行った。
り、含有量は0.30、0.25wt%(総含有量0.
55wt%)であった。この導電性レーヨン糸を用いて
図1の帯電ブラシを作製した。
ラシを図2に示すプリンタに組み込み、該プリンタを感
光体周速35mm/secで運転し、帯電器2には電圧
−1.2KVを印加して、感光体表面を一様に−800
Vに帯電させるようにした。そして10℃、15%RH
(LL)、20℃、50%RH(NN)、30℃、85
%RH(HH)環境下で感光体の表面電位を測定した。
写後にLL、NN、HH環境下での感光体表面電位を測
定した。電位の測定は現像装置位置で行った。結果を表
1に示す。表1から分かるように、S、Ca、Cl、N
aのうち少なくとも1種以上を含有し、その総含有量が
特に0.05wt%以上、0.45wt%以下では、初
期〜5000枚耐刷後の最大変動値が200V以下とな
り、繰り返しによる特性が良好である。この最大変動値
は、以下の表1及び後で出てくる表2のいずれにおいて
も、初期帯電電位と5000枚耐刷後帯電電位の差のう
ち最大のものである。また、表中、斜め線部分は定量測
定時0.001wt%未満のノイズレベルであったこと
を示し、実質、当該原子が含まれていないことを示す。
込み、このプリンタを感光体の周速80mm/secで
運転し、10℃、15%RH(LL)、20℃、50%
RH(NN)、30℃、85%RH(HH)の環境下で
感光体の表面電位を測定した。結果を表2に示す。 実施例6、7 実施例2、4の帯電ブラシを実施例5で使用したプリン
タに組み込んで、同様に感光体の表面電位を測定した。
結果を表2に示す。 比較例4、5、6 比較例1、2、3の帯電ブラシを実施例5で使用したプ
リンタに組み込んで、同様に感光体の表面電位を測定し
た。結果を表2に示す。
潜像担持体である感光体ドラム1を備えており、このド
ラムは図示しない駆動手段により図中時計方向に回転駆
動される。ドラム1の周囲には前記実施例又は比較例の
ブラシ帯電器2、現像装置3、転写チャージャ4及びク
リーニング装置5が順次配置される。感光体ドラム1の
上方には光学系7が配置してあり、この光学系はハウジ
ング71の中に半導体レーザ発生装置、ポリゴンミラ
ー、トロイダルレンズ、ハーフミラー、球面ミラー、折
り返しミラー、反射ミラー等を配置したもので、ハウジ
ング71の床部に露光スリット72が形成してあり、こ
こから帯電器2と現像装置3の間を通して感光体ドラム
1に画像露光できるものである。
ローラ対81、中間ローラ対82及び給紙カセット83
が順次配置してあり、給紙カセット83には給紙ローラ
84が臨んでいる。また、感光体ドラム1の図中左側に
は定着ローラ対91、排紙ローラ対92が順次配置して
あり、排紙ローラ対92には排紙トレイ93が臨んでい
る。
搭載されている。本体10は下ユニット101と上ユニ
ット102とからなっており、前述した帯電器2、現像
装置3、クリーニング装置5、光学系7、タイミングロ
ーラ対81のうちの上側ローラ、中間ローラ対82の上
側ローラ、給紙ローラ84、定着ローラ対91の上側ロ
ーラ、排紙ローラ対92及び排紙トレイ93はいずれも
上ユニット102に設けられている。この上ユニットは
プリンタの図中左側端部に設けた軸棒103を中心に給
紙側の端部が上下に開閉することができ、それによって
ジャム処理、各種メインテナンスを行えるようになって
いる。
た長波長光に対し感度を有する負帯電用の機能分離型有
機感光体である。まず、τ型無金属フタロシアニン1重
量部、ポリビニルブチラール樹脂(アセチル化度3モル
%以下、ブチル化度70モル%、重合度1000)2重
量部、及びテトラヒドロフラン100重量部をボールミ
ルポットに入れて24時間分散し、感光塗液を得た。こ
れを外径30mm、長さ240mmの円筒型アルミ基体
上にディッピング法を用いて塗布した後、乾燥し、厚さ
0.4μmの電荷発生層を形成した。
レンジ色素(Sumiplast Orange 12;住友化学株式会社
製)0.1重量部、ポリカーボネイト樹脂(パンライト
L−1250;帝人化成株式会社製)10重量部をテト
ラヒドロフラン180重量部からなる溶媒中に溶解させ
た塗液を、ディッピング法を用いて塗布した後、乾燥し
て、厚さ18μmの電荷輸送層を形成し、感光体ドラム
1を作製した。
Kα1 /Niの1.541Å波長のX線を使用した際、
ブラッグ角度(2θ±0.2度)が7.6、9.2、1
6.8、17.4、20.4及び20.9に強いピーク
を示すX線回析図形を有するものである。特に、赤外線
吸収スペクトルが700〜760cm-1の間に751±
2cm-1が最も強い4本の吸収帯を、1320〜134
0cm-1の間に2本のほぼ同じ強さの吸収帯を、328
8±3cm-1に特徴的な吸収を有するものである。
像担持体は、前記のものに限定されない。レーザ光学
系、LEDアレイ等の長波長光源を用いた作像システム
においては前記の如き長波長感度を有する感光体を使用
すればよいし、液晶シャッターアレイ、PLZTシャッ
ターアレイ等により、可視光を光源とした作像システ
ム、或いは通常のアナログPPCで用いられるレンズ、
ミラー光学系による可視光作像システムにおいては、比
視域に感度を有する感光体を使用すればよい。
く、前記機能分離型の有機感光体であってもよいし、単
層構成の有機感光体であってもよい。また、電荷発生材
料、電荷輸送材料、結着樹脂等も公知の材料を全て使用
することができる。さらに、酸化亜鉛、硫化カドミウ
ム、セレン合金、アモルファスシリコン等の無機材料を
も使用することができる。
けてもよく、そのような材料としては、紫外線硬化性樹
脂、常温硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等の樹脂、また、そ
の樹脂中に抵抗調整材料を分散せしめた樹脂、さらに
は、金属酸化物、金属硫化物等を真空中で蒸着法、イオ
ンプレーティング法等にて薄膜化した材料、そして、炭
化水素系ガスをプラズマ重合した不定形炭素膜等々を用
いることができる。
に限定は受けず、また、形状も作像システムに応じて、
平板状であってもベルト状であってもよい。また、用い
る光源がコヒーレント光であるような場合には、この基
板を粗面化したり、黒色化して、いわゆる干渉パターン
の発生を防止するようにしてもよい。
ナーは負帯電型で、ビスフエノールA型ポリエステル樹
脂100重量部と、カーボンブラックMA#8(三菱化
成工業株式会社製)5重量部と、ボントロンS−34
(オリエント化学工業株式会社製)3重量部と、ビスコ
ールTS−200(三洋化成工業株式会社製)2.5重
量部とからなる組成物を、公知の方法によって混練、粉
砕、分級し平均粒径が10μmで、粒径7〜13μmの
範囲に80重量%が分布するトナー粒子を製造し、この
トナー粒子に、流動化剤として疏水性シリカ(タルコ社
製、タノラックス500)を0.75重量%添加し、ホ
モジナイザーにより混合攪拌したものである。
電潜像担持体表面との相対速度が100mm/secを
越える領域(図2のプリンタでは感光体周速が100m
m/sec以上の領域)では低くなる。従って、本発明
は、低速領域で特に有効である。
電ブラシを静電潜像担持体表面に接触させて該表面を帯
電する接触帯電装置であって、耐刷を通じて帯電能の環
境による変動が小さく、略一定の範囲に安定する接触帯
電装置を提供することができる。
ラシ帯電装置の基本構成を示す斜視図であり、図(B)
は図(A)の装置における導電性糸を織り込んだパイル
布の構成を説明する図である。
例の断面図である。
幅を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 導電ブラシを静電潜像担持体表面に接触
させて該表面を帯電する接触帯電装置において、前記導
電ブラシを構成するブラシ毛が導電性レーヨン糸からな
り、該導電性レーヨン糸には、不純物原子として、周期
律表上の第1族、第2族、酸素原子を除く第6族、第7
族から選ばれた少なくとも一種の原子が含まれており、
該不純物原子の総含有量が該不純物原子を含む導電性レ
ーヨン糸を構成する全原子に対して0.05wt%以
上、0.45wt%以下であることを特徴とする接触帯
電装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の接触帯電装置において、
前記不純物として、周期律表上の第1族のNa、第2族
のCa、第6族のS、第7族のClから選ばれた少なく
とも一種の原子が含まれていることを特徴とする接触帯
電装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の接触帯電装置において、
前記不純物原子の総含有量が該不純物原子を含む導電性
レーヨン糸を構成する全原子に対して0.05wt%以
上、0.20wt%以下であることを特徴とする接触帯
電装置。
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