JP3697023B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写方式の電子写真装置や静電記録装置などのように、電子写真感光体・静電記録誘電体などの第1の像担持体(被帯電体)を所定の極性・電位に一様に帯電する帯電手段、帯電後の該像担持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段、該静電潜像をトナー像として現像する現像手段、そのトナー像を用紙等の第2の像担持体に転写する転写手段を含む作像プロセス手段を有し、第1の像担持体は繰り返して作像に供する画像形成装置に関する。
【0002】
より詳しくは、前記現像手段に、第1の像担持体のトナー像を転写手段によって第2の像担持体に転写した後に第1の像担持体に残留したトナー粒子(転写残りトナー)を回収するクリーニング手段も兼ねさせて(現像同時クリーニング方式)、転写手段と帯電手段との間において第1の像担持体面上の転写残りトナーを除去する専用のクリーニング手段の配設を省略した所謂クリーナーレスシステムの画像形成装置に関する。
【0003】
【従来の技術】
図9は画像形成装置の従来例としての転写式電子写真装置(複写機・プリンター・ファクシミリ等)の一例の概略構成図である。
【0004】
101は第1の像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下、感光体ドラムと記す)であり、矢印の時計方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。
【0005】
感光体ドラム101はその回転過程において帯電手段102による所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。帯電手段102は本例では接触帯電部材である帯電ローラである。S1は該帯電ローラ102に対する帯電バイアス印加電源である。次いで不図示の像露光手段(原稿画像の投影露光手段、レーザー走査露光手段等)による像露光Lを受ける。これにより、感光体ドラム101の一様帯電面が露光像パターンに対応して選択的に除電(あるいは電位減衰)されて、感光体ドラム101面に静電潜像が形成される。
【0006】
そしてその静電潜像が現像手段103によりトナー像として現像される。103aは現像部材(現像ローラあるいは現像スリーブ等の現像剤担持搬送部材)、S2は該現像部材103aに対する現像バイアス印加電源である。
【0007】
一方、不図示の給紙機構部から第2の像担持体としての転写材(転写紙)Pが感光体ドラム101と転写手段104との間の転写部に所定の制御タイミングで給紙されて、感光体ドラム101面側のトナー像がこの給紙転写材Pの面に順次に転写されていく。転写手段104は本例では転写ローラである。S3はこの転写ローラ104に対する転写バイアス印加電源である。
【0008】
次いで転写材Pは回転感光体ドラム101面から分離されて不図示の定着手段に導入されてトナー像の定着処理を受けて画像形成物(コピー、プリント)として出力される。
【0009】
転写材Pに対するトナー像転写後の感光体ドラム101面はクリーニング手段(クリーナー)105によって転写残りトナーの除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。
【0010】
1)接触帯電装置
上記のような画像形成装置において、第1の像担持体としての感光体ドラム101、帯電・露光・現像・転写・クリーニング・定着等の画像形成プロセスの各手段・機器102〜105としては種々の方式・構成のものがある。
【0011】
例えば、第1の像担持体としての感光体ドラム101面を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電手段102としては、従来一般にコロナ帯電器が使用されてきた。これは、コロナ帯電器を感光体ドラムに非接触に対向配設し、高圧を印加したコロナ帯電器から発生するコロナシャワーに感光体ドラム表面をさらすことで回転感光体ドラム表面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【0012】
近年は、コロナ帯電器よりも低オゾン・低電力等の利点を有することから接触帯電装置が実用化されてきている。
【0013】
接触帯電装置は、抵抗値調整した導電性部材を接触帯電部材(接触帯電手段)として被帯電体に接触させて配設し、該接触帯電部材に所定の電圧(帯電バイアス)を印加することで、被帯電体表面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【0014】
接触帯電部材としては、導電性ゴムをロール状にしたローラタイプ(帯電ローラ、導電ゴムローラ)、導電性ゴムをブレード状にしたブレードタイプ(帯電ブレード)、磁性粒子を用いた磁気ブラシタイプ(磁気ブラシ帯電器)、導電性の繊維をブラシ状に形成したファーブラシタイプ(ファーブラシ帯電器)等の各種形態のものが好ましく用いられている。
【0015】
磁気ブラシ帯電器は、導電性の磁性粒子を直接にマグネットに、あるいは、マグネットを内包するスリーブ上に磁気ブラシとして磁気的に拘束保持させたものであり、その磁性粒子の磁気ブラシ部を停止あるいは回転させながら被帯電体面に接触させ、これに電圧を印加することによって、被帯電体面を接触帯電させるものであり、帯電接触の安定性という点から好ましく用いられている。
【0016】
接触帯電部材に印加する帯電バイアスを、直流電圧のみとするDCバイアス印加方式と、直流バイアス成分と交番バイアス成分を有する振動電圧とするACバイアス印加方式がある。
【0017】
2)注入帯電
接触帯電には、特公平3−52058号公報等に開示のように放電現象による帯電が支配的である系と、特開平6−3921号公報等に開示のように被帯電体面に対する電荷の直接注入(充電)による帯電が支配的である系(電荷注入帯電方式)がある。
【0018】
電荷注入帯電方式は、前記のような接触帯電部材を用い、被帯電体として電荷注入帯電性のもの、像担持体の場合は通常の有機感光体上に導電性微粒子を分散させた表層を有するものや、アモルファスシリコン感光体などを用いることで、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被帯電体表面に得ることが可能である。
【0019】
この電荷注入帯電方式は、被体電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、帯電に必要とされる印加帯電バイアスは所望する被帯電体表面電位分のみであり、オゾンの発生もない完全なオゾンレス、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。
【0020】
3)クリーナーレスシステム
画像形成装置として、エコロジー、装置の小型化・低コスト化等の観点から、クリーナーレスシステム(クリーナーレスプロセス)の装置も提案されている。
【0021】
このクリーナーレスシステムの画像形成装置は、転写手段104と帯電手段102の間に配設する、転写後の像担持体101表面から転写残りトナーを除去する専用のクリーニング装置105を省略して、転写後の像担持体101表面に残存する転写残りトナーは現像手段103にて次の工程以降の現像時に該現像手段の現像部材103aに印加する直流電圧(現像バイアス)と像担持体101の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Vbackによって除去・回収させるもので(いわゆる現像同時クリーニング)、次のような利点がある。
【0022】
▲1▼.専用のクリーニング装置105の配設を省略することで、スペース面での利点が大きく画像形成装置の小型化・低コスト化等を図ることができる。
【0023】
▲2▼.現像手段103に回収された転写残りトナーは再び現像に寄与して使用されることで廃トナーがでない(エコロジー)。
【0024】
▲3▼.クリーニング装置105がないので、ある場合におけるようなクリーニングブレード等のクリーニングエレメント105aと像担持体101の摺擦による像担持体表面のダメージ、電荷注入帯電性の像担持体にあっては電荷注入層のダメージがない。
【0025】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、第1の像担持体の帯電処理に接触帯電方式を用いた画像形成装置において、クリーニング手段を具備させず、転写残りトナーを現像手段により現像同時回収を行なわせて(クリーナーレスシステム)、画像形成を繰り返すと、転写残りトナーが現像手段によって回収できないために、先の画像が薄く残る所謂「ポジゴースト」が発生してしまった。
【0026】
このポジゴーストは第1の像担持体上の転写残りトナーの接触帯電部材位置通過時に転写残りトナーの下の像担持体部分を帯電できないことにより、この像担持体部分では現像手段において転写残りトナーを回収するための電位差(Vback)が確保できないために発生する現象で、接触帯電部材が汚染するとより顕著になる。
【0027】
そこで、第1の像担持体の接触帯電部材による帯電時に転写残りトナーの下の像担持体部分も帯電するため、帯電時に転写残りトナーを像担持体より剥ぎ取り、帯電後に像担持体に戻し現像手段で回収することが重要となる。
【0028】
また、接触帯電部材の汚れに対しては、通常トナー粒子の電気抵抗は比較的高いものが用いられているので、接触帯電部材にトナー粒子が混入し、像担持体への吐き出しが充分に行なえない場合、接触帯電部材の全体あるいは一部の抵抗が上昇してしまい、像担持体を所望の電位にまで帯電できなくなったり、帯電ムラが生じたりしてしまい画像不良が発生してしまう。
【0029】
本発明は上記に鑑みて提案されたものであり、接触帯電方式・クリーナーレスシステムの画像形成装置、特に接触帯電部材として磁気ブラシ帯電器を用いた画像形成装置について、転写効率の向上および接触帯電部材である磁気ブラシ帯電器の汚染に伴う抵抗アップを防止することで、ポジゴースト等の画像欠陥のない良好な画像の出力を長期にわたり持続させることを可能にしたものを提供することを目的とする。
【0030】
【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画像形成装置である。
【0031】
(1)第1の像担持体を帯電する帯電手段と、該第1の像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、該トナー像を第2の像担持体に転写する転写手段を備え、前記現像手段は第2の像担持体に対してトナー像が転写された後の第1の像担持体上の転写残りトナー粒子を回収するクリーニング手段も兼ね、第1の像担持体は繰り返して作像に供される画像形成装置において、
前記帯電手段は、磁性粒子を磁界発生手段の磁気力により磁気ブラシとして前記像担持体に接触させて帯電をする接触帯電手段であり、
前記磁性粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい非磁性導電粒子を、前記磁気ブラシに対して供給する供給手段を具備することを特徴とする画像形成装置。
【0032】
(2)前記磁気ブラシに供給される導電粒子は平均粒径10nm以上であることを特徴とする(1)に記載の画像形成装置。
【0033】
(3)前記磁気ブラシに供給される導電粒子の体積抵抗は、接触帯電手段の磁性粒子の体積抵抗以下であることを特徴とする(1)または(2)に記載の画像形成装置。
【0035】
(4)前記磁気ブラシに供給される導電粒子は白色系であることを特徴とする(1)ないし(3)の何れか1つに記載の画像形成装置。
【0036】
(5)前記第1の像担持体が表面に抵抗10〜1014Ω・cmの材質からなる層を有することを特徴とする(1)ないし(4)の何れか1つに記載の画像形成装置。
【0037】
(6)前記第1の像担持体が感光層、及び表面層を有し、該表面層が樹脂及び導電性微粒子を有することを特徴とする(1)ないし(5)の何れか1つに記載の画像形成装置。
【0038】
(7)前記導電性微粒子がSnOであることを特徴とする(6)に記載の画像形成装置。
【0039】
(8)前記第1の像担持体が非晶質のシリコンを有する表面層からなることを特徴とする(1)ないし(7)の何れか1つに記載の画像形成装置。
【0040】
(9)前記接触帯電手段に対して印加されるバイアスは、直流電圧に対して交番電圧が重畳されたバイアスであることを特徴とする(1)ないし(8)の何れか1つに記載の画像形成装置。
【0041】
(10)前記現像手段は、現像剤が第1の像担持体に対して接触した状態で静電潜像のトナー現像が行なわれる接触現像方式であることを特徴とする(1)ないし(9)の何れか1つに記載の画像形成装置。
【0042】
(11)前記潜像形成手段は第1の像担持体の帯電面に対する像露光手段であることを特徴とする(1)ないし(10)の何れか1つに記載の画像形成装置。
【0043】
〈作 用〉
磁性粒子を用いた接触帯電部材(磁気ブラシ帯電器)に対して導電粒子を供給することにより、磁気ブラシ帯電器中の磁性粒子よりも該帯電器内のマグネットによる磁気拘束力の弱い(非磁性の場合は磁気拘束力は無い)導電粒子は、該帯電器側から少量ずつ離脱して第1の像担持体上に供給される。このため、画像形成が繰り返されると第1の像担持体上は導電粒子により薄く覆われるようになる。
【0044】
このようにして、第1の像担持体上を導電粒子が覆うことにより、該第1の像担持体面と該像担持体面に形成されたトナー像との間の接触状態力が弱められ、転写部での第2の像担持体側へのトナー像の転写効率が高まることで、転写後に磁気ブラシ帯電器側へ運ばれる転写残りトナーの量を少なくすることができる。
【0045】
また、第1の像担持体面と該像担持体面の転写残りトナーとの間の接触状態力も弱められて、磁気ブラシ帯電器と第1の像担持体との接触部である帯電部における転写残りトナーの磁気ブラシ部の摺擦による攪乱・移動、及び第1の像担持体面側から磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ部側への剥ぎ取り(転写残りトナーの磁気ブラシ帯電器側への一時的な回収)が容易になされる。
【0046】
かくして、導電粒子が磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ部及び第1の像担持体上に存在することで、転写残りトナーの量が少ないことと、導電粒子に対する電荷注入が行なわれるため、転写残りトナーの下の像担持体面部分に対する帯電も充分に行なわれることで、ポジゴーストの発生が防止できる。
【0047】
また、磁気ブラシ帯電器の磁気ブラシ部に導電粒子を供給することにより、磁気ブラシ部を構成している帯電用磁性粒子等に対してトナーや第1の像担持体等の樹脂成分や外添剤等が融着してしまったり、磁気ブラシ部内に転写残りトナーが多量に混入し第1の像担持体上への吐き出しが充分に行なえない場合等における、磁気ブラシ帯電器の全体的あるいは部分的な抵抗アップによる帯電能ダウンも防止することができる効果が得られ、耐久性についても大きく向上する。
【0048】
更に望ましくは、上記接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電器に対して印加する帯電バイアスを振動電圧(交番電圧)にすることにより、帯電時のトナー引きはがし力を高め、帯電性をさらに長期にわたって維持できるようになる。
【0049】
このように、現像手段が転写残りトナーを回収する手段も兼ねる画像形成装置において、接触帯電部材である磁気ブラシ帯電手段に導電粒子を供給することにより、転写効率の向上および磁気ブラシ帯電手段の抵抗アップが防止でき、長期にわたり良好な画像を得ることが可能となる。
【0050】
【発明の実施の形態】
〈実施例1〉(図1〜図5)
図1は本発明に従う画像形成装置例の概略構成図、図2はその要部の拡大模型図である。
【0051】
本例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、磁気ブラシ帯電器を用いた接触帯電方式、反転現像方式、クリーナーレスシステムのレーザービームプリンターである。
【0052】
図1において、Aはプリンター本体、Bはその上に搭載設置したイメージリーダー(画像読取装置)である。
【0053】
(1)イメージリーダーB
イメージリーダーBにおいて、10は固定の原稿台(ガラス等の透明板)であり、この原稿台10の上面に原稿Gを複写すべき面を下側にして載置しその上に不図示の原稿圧着板を被せてセットする。
【0054】
9は原稿照射用ランプ9a・短焦点レンズアレイ9b・CCDセンサー9c等を配設した画像読取ユニットである。このユニット9は、コピー開始信号が入力されると、原稿台10の下側において該原稿台の左辺側のホームポジションから右辺側に原稿台下面に沿って往動駆動され、所定の往動終点に達すると復動駆動されて始めのホームポジションに戻される。
【0055】
該ユニット9の往動駆動過程において、原稿台10上の載置セット原稿Gの下向き画像面がユニット9の原稿照射用ランプ9aにより左辺側から右辺側にかけて順次に照明走査され、その照明走査光の原稿面反射光が短焦点レンズアレイ9bによってCCDセンサー9cに結像入射する。
【0056】
CCDセンサー9c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。このようにして得られたアナログ信号は周知の画像処理がなされてデジタル信号に変換されプリンター本体Aに送られる。
【0057】
即ち、イメージリーダーBにより原稿Gの画像情報が時系列電気デジタル画素信号(画像信号)として光電読取りされる。
【0058】
(2)プリンター本体A
a)1は第1の像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下、感光体ドラムと記す)である。この感光体ドラム1は中心支軸を中心に所定の周速度(プロセススピード)をもって矢示の時計方向aに回転駆動される。本例の感光体ドラム1は直径略30mmの電荷注入帯電性・負帯電性の有機感光体であり、周速度100mm/secで回転駆動される。この感光体ドラム1の層構成については後記(3)項で詳述する。
【0059】
b)該感光体ドラム1はその回転過程において接触帯電部材(接触帯電手段)としての磁気ブラシ帯電器3によりその外周面が略−650Vに一様に一次帯電処理される。
【0060】
31は磁気ブラシ帯電器3に対する導電粒子供給手段である。この磁気ブラシ帯電器3と導電粒子供給手段31の構成については後記(4)項で詳述する。
【0061】
c)そして該回転感光体ドラム1の一様帯電面に対して、レーザー露光手段(レーザースキャナー)2により、イメージリーダーB側からプリンター本体A側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザー光Lによる走査露光がなされることで、回転感光体ドラム1面にはイメージリーダーBにより光電読み取りされた原稿Gの画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
【0062】
レーザー露光手段2は、固体レーザー素子2a、回転多面鏡(ポリゴンミラー)2b、f−θレンズ群2c、偏向ミラー2d等からなる。入力された画像信号に基づき発光信号発生器(不図示)により固体レーザー素子2aが所定タイミングでON/OFF発光制御される。固体レーザー素子2aから放射されたレーザー光はコリメーターレンズ系により略平行な光束に変換され、高速回転する回転多面鏡2bにより走査されると共にf−θレンズ群2c・偏向ミラー2dを介して感光体ドラム1にスポット状に結像される。
【0063】
この様なレーザー光走査により感光体ドラム1面には画像一走査分の露光分布が形成され、更に感光体ドラム1が回転することによる副走査で、回転感光体ドラム面上に画像信号に応じた露光分布が得られる。即ち、回転感光体ドラム1の一様帯電面に画像信号に対応してON・OFF発光制御される固体レーザー素子2aの光を高速で回転する回転多面鏡2bによって走査することにより回転感光体ドラム1面には走査露光パターンに対応した静電潜像が順次に形成されていく。即ち、回転感光体ドラム1面には、レーザー光が照射された露光部の電位が落ち(明部電位)、照射されなかった非露光部の電位(暗部電位)とのコントラストにより、露光パターンに対応した静電潜像が形成されていく。
【0064】
d)その回転感光体ドラム1面の形成静電潜像が現像装置4により順次にトナー画像として本例の場合は反転現像されていく。現像装置4の構成については後記(5)項で詳述する。
【0065】
e)一方、給紙カセット5内に積載収納されている第2の像担持体としての転写材Pが給紙ローラ5aにより一枚宛繰り出されて給送され、レジストローラ5bにより所定の制御タイミングにて感光体ドラム1と転写手段としての転写装置7との接触ニップ部である転写部7eに給紙され、転写材P面に感光体ドラム1面側のトナー画像が静電転写される。
【0066】
本例における転写装置7はベルト転写装置である。この転写装置7については後記(6)項で詳述する。
【0067】
f)転写部7eを通りトナー画像の転写を受けた転写材Pは感光体ドラム1の面から順次に分離されて定着装置6へ搬送・導入され、トナー画像の熱定着を受けてコピーもしくはプリントとして排紙トレイ8に排出される。
【0068】
g)本例のプリンター本体Aは転写材Pに対するトナー画像転写後の回転感光体ドラム1面に残留している転写残りトナーを除去する専用のクリーニング装置(クリーナー)を具備させず、現像装置4に感光体ドラム1面に残留した転写残りトナーを回収するクリーニング手段も兼ねさせたクリーナーレスシステムの装置である。これについては後記(7)項で詳述する。
【0069】
(3)感光体ドラム1
第1の像担持体としての感光体ドラム1としては、通常用いられている有機感光体等を用いることができるが、望ましくは、有機感光体上にその抵抗が109 〜1014Ω・cmの材質を有する表面層を持つものや、アモルファスシリコン感光体など非晶質のシリコンを有する表面層からなるものを用いると、電荷注入帯電を実現でき、オゾン発生の防止、ならびに消費電力の低減に効果がある。また、帯電性についても向上させることが可能となる。
【0070】
本例における感光体ドラム1は電荷注入帯電性・負帯電性の有機感光体であり、図3の層構成模型図のように、直径30mmのアルミニウム製のドラム基体(アルミ基体)1a上に下記の第1〜第5の5つの層1b〜1fを下から順に設けてなるものである。
【0071】
第1層1b;下引き層であり、ドラム基体1aの欠陥等をならすために設けられている厚さ20μmの導電層である。
【0072】
第2層1c;正電荷注入防止層であり、ドラム基体1aから注入された正電荷が感光体表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって1×106 Ω・cm程度に抵抗調整された厚さ1μmの中抵抗層である。
【0073】
第3層1d;電荷発生層であり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約0.3μmの層で露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。
【0074】
第4層1e;電荷輸送層であり、ポリカーボネート樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、P型半導体である。従って感光体表面に帯電された負電荷はこの層を移動することができず電荷発生層で発生した正電荷のみを感光体表面に輸送することができる。
【0075】
第5層1f;電荷注入層であり、絶縁性樹脂のバインダーに導電性微粒子としてSnO2 超微粒子1gを分散した材料の塗工層である。具体的には絶縁性樹脂に光透過性の導電フィラーであるアンチモンをドーピングして低抵抗化(導電化)した粒径0.03μmのSnO2 粒子を樹脂に対して70重量パーセント分散した材料の塗工層である。このようにして調合した塗工液をディッピング塗工法、スプレー塗工法、ロール塗工法、ビーム塗工法等の適当な塗工法にて厚さ約3μmに塗工して電荷注入層とした。
【0076】
(4)磁気ブラシ帯電器3と、導電粒子供給手段31
a)磁気ブラシ帯電器3
接触帯電部材である磁気ブラシ帯電器3は本例の場合はスリーブ回転タイプである。
【0077】
この磁気ブラシ帯電器3は、図2の模型図のように、固定のマグネットローラ3aと、このマグネットローラ3aに同心に回転自由に外嵌させて設けた外径16mmのアルミニウム等の非磁性スリーブ3bと、該スリーブの外周面に内部のマグネットローラ3aの磁力でブラシ状に付着保持させた帯電用磁性粒子(磁性キャリア)の磁気ブラシ部3c等からなる、感光体ドラム1の母線方向に長い横長部材である。ハウジング3dにマグネットローラ3aを固定支持させてあり、非磁性スリーブ3bを不図示の駆動系により矢示の時計方向bに所定の周速度をもって回転駆動させるようにしてある。磁性粒子の磁気ブラシ部3cは規制ブレード3eによりその層厚が規制される。
【0078】
磁気ブラシ部3cを所定の接触幅をもって感光体ドラム1面に接触させてある。その接触部n1が帯電部である。本例では磁気ブラシ部3cを感光体ドラム1に接触させて形成させる帯電部n1をその幅が約6mmになるように調整した。
【0079】
非磁性スリーブ3bは上記したように不図示の駆動系により矢示の時計方向b、即ち磁気ブラシ部3cの感光体ドラム1との接触部である帯電部n1において感光体ドラム1の回転方向に対してカウンター方向に所定の周速度をもって回転駆動される。本例においては感光体ドラム1の回転周速度100mm/secに対して非磁性スリーブ3bを150mm/secで回転駆動させている。この非磁性スリーブ3bの回転駆動に伴い該非磁性スリーブ3bの外周面に磁気拘束されて保持されている磁気ブラシ部3cも非磁性スリーブ3bとともに非磁性スリーブ3bと同じ方向に回転して、ブレード3eで層厚の規制を受け、帯電部n1において感光体ドラム1面を摺擦する。
【0080】
非磁性スリーブ3bには帯電バイアス印加電源S1により所定の帯電バイアスが印加される。本例では非磁性スリーブ3bに−650Vの直流バイアスを印加して回転感光体ドラム1面を略−650Vに電荷注入接触帯電させるようにした。非磁性スリーブ3bに帯電電圧を印加することにより、磁気ブラシ部3cを構成している帯電用磁性粒子から電荷が感光体ドラム1上に与えられ、帯電電圧に対応した電位に帯電される。感光体ドラム1と磁気ブラシ帯電器3の相対回転速度については速いほど帯電均一性が良好になる傾向にある。
【0081】
磁気ブラシ部3cを構成させる帯電用磁性粒子としては、
平均粒径が10〜100μm、
飽和磁化が20〜250emu/cm3
抵抗が1×102 〜1×1010Ω・cm
のものが好ましく、感光体ドラム1にピンホールのような絶縁欠陥が存在することを考慮すると、抵抗1×106 Ω・cm以上のものを用いることが好ましい。
【0082】
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良いので、本例においては、
平均粒径25μm、
飽和磁化200emu/cm3
抵抗5×106 Ω・cm
の磁性粒子を用いた。また本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。
【0083】
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。
【0084】
帯電用磁性粒子の平均粒径は、水平方向最大弦長で示し、測定法は顕微鏡法により、磁性粒子300個以上をランダムに選び、その径を実測して算術平均をとることによって平均粒径とした。
【0085】
帯電用磁性粒子の磁気特性測定には理研電子株式会社の直流磁化B−H特性自動記録装置BHH−50を用いることができる。この際、直径(内径)6.5mm、高さ10mmの円柱状の容器に磁性粒子を荷重約2g重程度で充填し、容器内で磁性粒子が動かないようにしてB−Hカーブから飽和磁化を測定する。
【0086】
帯電用磁性粒子の構成としては、樹脂中に磁性材料としてマグネットを分散し導電化、および抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリア、あるいはフェライト等のマグネタイト単体表面を酸化・還元処理して抵抗調整を行ったもの、あるいはフェライト等のマグネタイト単体表面を樹脂でコーティングし抵抗調整を行ったもの等が用いられ得る。
【0087】
b)導電粒子供給手段31
磁気ブラシ帯電器3に対する導電粒子供給手段31は本例の場合は磁気ブラシ帯電器3の磁性粒子の磁気ブラシ部3cに接触させたスポンジローラである。
【0088】
このスポンジローラ31は磁気ブラシ帯電器3のハウジング3dの後部に具備させた導電粒子ホッパー部32の下側開口部に臨ませ、かつ磁気ブラシ帯電器3の磁気ブラシ部3cに接触させて、回転自由にハウジング3dに軸受支持させてある。そして磁気ブラシ帯電器3の回転方向に対して順方向の矢示の反時計方向cに、10mm/secの低速度で回転駆動させるようにしてある。mは導電粒子ホッパー部32内に収容させた導電粒子(導電性粒子)である。
【0089】
スポンジローラ31は導電粒子ホッパー部32の下側開口部においてホッパー部32内の導電粒子mの溜り部に接しており、回転駆動に伴いその周面に導電粒子mがブレード33で薄層として塗布される。そしてこのスポンジローラ31の導電粒子塗布面が磁気ブラシ帯電器3の磁気ブラシ部3cに接触することで、磁気ブラシ部3cに導電粒子mが供給される。本例においては、出力枚数100枚当たり0.05gの導電粒子mが磁気ブラシ帯電器3の磁気ブラシ部3cに供給されるように設定した。
【0090】
本例においては、導電粒子mとして、比抵抗が106 Ω・cm、平均粒径3μmの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。
【0091】
導電粒子mの材料としては、他の金属酸化物などの導電性無機粒子や有機物との混合物など各種導電粒子が使用可能である。
【0092】
磁気ブラシ帯電器3の磁気ブラシ部3cに導電粒子mを供給することの作用効果は後記(7)項で詳述する。
【0093】
導電粒子mについて、粒子抵抗は粒子を介した電荷の授受を行なうため比抵抗としては帯電用磁性粒子の抵抗値アップ防止の効果を考えると、帯電用磁性粒子の抵抗以下の抵抗が望ましい。抵抗測定は、錠剤法により測定し正規化して求めた。底面積2.26cm2 の円筒内に凡そ0.5gの粉体試料を入れ、上下電極に15kgの加圧を行なうと同時に100Vの電圧を印加し抵抗値を計測し、その後正規化して比抵抗を算出した。
【0094】
また粒径は帯電用磁性粒子の粒径(平均粒径)より小さいことが望ましく、粒径の下限値は、粒子が安定して得られるものとして10nmが限界である。
【0095】
本発明において、粒子が凝集体として構成されている場合の粒径は、その凝集体としての平均粒径として定義した。粒径の測定は、光学あるいは電子顕微鏡による観察から、100個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体積粒度分布を算出しその50%平均粒径をもって決定した。
【0096】
導電粒子mは、特に感光体の帯電に用いる場合に像露光による潜像形成時に妨げにならないように、無色あるいは白色に近い粒子が適切である。さらに、カラー記録を行なう場合、導電粒子が感光体上から転写材に転写した場合を考えると、無色あるいは白色に近いものが望ましい。また、画像露光時に粒子による光散乱を防止するためにもその粒径は構成画素サイズ以下であることが望ましい。
【0097】
(5)現像装置4
一般的に静電潜像の現像方法は次のような4種類に大別される。
a.非磁性トナーについては、ブレード等でスリーブ上にコーティングし、磁性トナーは磁気力によってコーティングして搬送して感光体ドラムに対して非接触状態で現像する方法(1成分非接触現像)。
【0098】
b.上記のようにしてコーティングしたトナーを感光体ドラムに対して接触状態で現像する方法(1成分接触現像)。
【0099】
c.トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤として用いて磁気力によって搬送して感光体ドラムに対して接触状態で現像する方法(2成分接触現像)。
【0100】
d.上記の2成分現像剤を非接触状態にして現像する方法(2成分非接触現像)。
【0101】
画像の高画質化や高安定性の面からcの2成分接触現像法が多く用いられている。
【0102】
本例における現像装置4は2成分接触現像装置(2成分磁気ブラシ現像装置)である。図2の模型図において、41は矢示の時計方向dに回転駆動される現像スリーブ、42は現像スリーブ41内に固定配置されたマグネットローラ、43・44は現像剤撹拌スクリュー、45は現像剤Tを現像スリーブ41の表面に薄層に形成するために配置された規制ブレード、46は現像容器、47は補充用トナーホッパー部である。
【0103】
現像スリーブ41は、少なくとも現像時においては、感光体ドラム1に対し最近接領域が約500μmになるように配置され、該現像スリーブ41の面に形成された現像剤Tの薄層が感光体ドラム1に対して接触する状態で現像できるように設定されている。n2は感光体ドラム1に対する現像剤接触領域(現像部)である。
【0104】
本例において用いた2成分現像剤Tは、トナー粒子tは平均粒径6μmのネガ帯電トナーに対して平均粒径20nmの酸化チタンを重量比1.5%外添したものを用い、現像用磁性キャリアcとしては飽和磁化が205emu/cm3 の平均粒径35μmの磁性キャリアを用いた。またこのトナーtと現像用磁性キャリアcを重量比8:92で混合したものを現像剤Tとして用いた。
【0105】
このときの現像剤T中のトナーtは摩擦帯電量が約−25×10-3c/kgであった。
【0106】
ここで、トナーの摩擦帯電量(トリボ電荷量)の測定方法もしくは測定装置を図4で説明する。
【0107】
まず、摩擦帯電量を測定しようとするトナー粒子tと磁性キャリアcを重量比で5:95で混合した二成分剤を50〜100ml容量のポリエチレン製のビンに入れ、約10〜40秒間手で振とうし、該二成分剤を約0.5〜1.5gとり、これを800メッシュのスクリーン53のある金属製の測定容器52に入れて金属製の蓋54をする。
【0108】
この時の測定容器52全体の重量を量りW1(kg)とする。
【0109】
次に、吸引機51(測定容器52と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口57から吸引し風量調節弁56を調節して真空計55の圧力を250mmAqとする。
【0110】
この状態で充分、好ましくは2分間吸引を行い樹脂を吸引除去する。この時の電位計59の電位をV(ボルト)とする。ここで58はコンデンサーであり、容量をC(F)とする。また吸引後の測定容器52全体の重量を量りW2(kg)とする。
【0111】
このトナーの摩擦帯電量は下式のごとく計算される。
【0112】
樹脂の摩擦帯電量(c/kg)=C×V×10-3/(W1−W2)
現像スリーブ41は現像部n2において感光体ドラム1の回転方向に対してカウンター方向である矢示の時計方向dに所定の周速度で回転駆動される。その回転に伴い、マグネットローラ42のN3極で現像容器46内の現像剤Tが現像スリーブ41面に汲み上げられて搬送され、その搬送される過程において、現像スリーブ41に対して垂直に配置された規制ブレード45によって層厚が規制され、現像スリーブ41上に現像剤Tの薄層が形成される。薄層として形成された現像剤が現像部n2に対応の現像極N1極に搬送されてくると磁気力によって穂立ちが形成される。この穂状に形成された現像剤中のトナーtによって回転感光体ドラム1面の静電潜像が現像部n2においてトナー像として現像される。本例においては静電潜像は反転現像される。taはそのトナー像を表している。
【0113】
現像部n2を通過した現像スリーブ41上の現像剤薄層は引き続く現像スリーブ41の回転に伴い現像容器46内に入り、N2極・N3極の反発磁界によって現像スリーブ41上から離脱して現像容器46内の現像剤の溜りに戻される。
【0114】
現像スリーブ41には電源S2から直流電圧及び交流電圧が印加される。本例では、
直流電圧;−480V
交流電圧;Vpp=1500V,Vf=3000Hz
が印加されている。
【0115】
一般に2成分現像法においては交流電圧を印加すると現像効率が増し、画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生しやすくなるという危険も生じる。このため、通常、現像装置4に印加する直流電圧と感光体ドラム1の表面電位間に電位差を設けることによって、かぶりを防止することを実現している。より具体的には、感光体ドラム1の露光部の電位と非露光部の電位との間の電位のバイアス電圧を印加する。
【0116】
このかぶり防止のための電位差をかぶり取り電位(Vback)と呼ぶが、この電位差によって回転感光体ドラム1面の現像時に感光体ドラム1面の非画像領域(非露光部)にトナーが付着するのを防止するとともに、クリーナーレスシステムの装置においては感光体ドラム1面の転写残りトナーの回収も行なっている(現像同時クリーニング)。
【0117】
現像容器46内の現像剤Tのトナー濃度を検知する不図示のセンサによりトナー濃度が監視されており、現像剤T内のトナーtが潜像の現像に消費されていくことでトナー濃度が所定の濃度レベルよりも低下すると、補充用トナーホッパー部47から現像容器46内にトナー補充がなされる。このトナー補充動作により現像剤Tのトナー濃度が常に所定のレベルに維持管理される。
【0118】
(6)転写装置7
本例における転写装置7はベルト転写装置であり、無端状の転写ベルト7aを駆動ローラ7b及び従動ローラ7c間に懸架し、矢印の反時計方向eに感光体ドラム1の回転周速度と略同じ周速度で回動駆動させる。無端状転写ベルト7aの内側には転写帯電ブレード7dを備え、このブレード7dでベルト7aの上行側のベルト部分の略中間部を感光体ドラム1面に接触させて転写部(転写ニップ部)7eを形成させてある。
【0119】
転写材Pがベルト7aの上行側ベルト部分の上面に乗って転写部7eに搬送される。その搬送転写材Pの先端が転写部7eに進入する時点において転写帯電ブレード7dに転写バイアス印加電源S3から所定の転写バイアスが給電されることで転写材Pの裏側からトナーと逆極性の帯電がなされて感光体ドラム1上のトナー像taが順次に転写材Pの上面に転写tbされていく。
【0120】
本例においては、ベルト7aとして膜厚75μmのポリイミド樹脂からなるものを用いた。ベルト7aの材質としてはポリイミド樹脂に限定されるものではなく、ポリカーボネート樹脂や、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリウレタン樹脂などのプラスチックや、フッ素系、シリコン系のゴムを好適に用いることができる。厚みについても75μmに限定されるわけではなく、大略25〜2000μm、好ましくは50〜150μmのものが好適に用いられ得る。
【0121】
さらに転写帯電ブレード7dとしては抵抗が1×105 〜1×107 Ωで、板厚が2mm、長さ306mmのものを用いた。この転写帯電ブレード7dに+15μAのバイアスを定電流制御により印加して転写を行った。
【0122】
このようにして、感光体ドラム1上に形成されたトナー像taは、転写帯電ブレード7dによって転写材P上に静電転写tbされる。
【0123】
転写ベルト7aは転写部7eから定着装置6への転写材Pの搬送手段を兼ねさせてあり、転写部7eを通過した転写材Pは回転感光体ドラム1面から分離されて転写ベルト7aで定着装置6へ搬送・導入される。
【0124】
(7)クリーナーレスシステムと、導電粒子mの作用効果
本例のプリンターAは、転写材Pに対するトナー像転写後の回転感光体ドラム1面に残留している転写残りトナーを除去する専用のクリーニング装置を具備させず、現像装置4に感光体ドラム1面に残留した転写残りトナーを回収するクリーニング手段を兼ねさせたクリーナーレスシステムの装置であり、この場合に、転写効率を向上させて転写残りトナーを少なくすること、磁気ブラシ帯電器の汚染に伴う抵抗アップを防止することで、ポジゴースト等の画像欠陥のない良好な画像の出力を長期にわたり持続させることを可能にしている。
【0125】
これを主として図2の模型図を基にして説明する。なお、図2において、トナーtや導電粒子mは分かり易いように帯電用磁性粒子や現像用キャリアに対して粒径を極めて誇張して描いている。
【0126】
a)クリーナーレスシステム
▲1▼.転写材Pに対するトナー像転写後の回転感光体ドラム1面に残留した転写残りトナーtcは引き続く感光体ドラム1の回転により感光体ドラム1と磁気ブラシ帯電器3の磁気ブラシ部3cとの接触部である帯電部n1に運ばれる。
【0127】
▲2▼.この帯電部n1において感光体ドラム1面は磁気ブラシ帯電器3の磁気ブラシ部3cで摺擦されることで、該帯電部n1に運ばれた転写残りトナーtcは感光体ドラム1面上を攪乱・移動して転写残り時のパターンが掻き崩されること、また転写残りトナーtcのうち、転写時の剥離放電等により帯電極性が反転したもの(本例では負極性から正極性に反転)は帯電部n1において磁気ブラシ帯電器3に印加の帯電バイアスによる電気的吸引力で感光体ドラム1面側から磁気ブラシ部3c側に移行・混入して一時的に回収される、即ち感光体ドラム1面から引き剥がされること、から帯電部n1において転写残りトナーの下の感光体ドラム面部分も帯電される。
【0128】
転写残りトナーのうち極性が反転していないトナーは、磁気ブラシ帯電器3への印加帯電バイアスよりも帯電電位は一般的に低くなるために磁気ブラシ部3cで回収されずに感光体ドラム1面上を攪乱・移動されて帯電部n1を通過する。
【0129】
▲3▼.磁気ブラシ帯電器3の磁気ブラシ部3c側に移行・混入して一時的に回収された、帯電極性が反転の転写残りトナーは、磁気ブラシ層3cを構成している帯電用磁性粒子との摩擦帯電によって正規帯電極性(本例では負極性)に再帯電状態になり、磁気ブラシ帯電器3に印加の帯電バイアスによる電気的反発力で感光体ドラム1上に吐き出される。
【0130】
▲4▼.そして上記▲2▼のように、帯電部n1において磁気ブラシ部3cで回収されずに感光体ドラム1面上を攪乱・移動されて帯電部n1を通過した、極性が反転していない転写残りトナー(負極性)と、上記▲3▼のように、極性が反転しているために帯電部n1において磁気ブラシ部3cに一時的に回収され正規帯電極性に再帯電状態になり感光体ドラム1上に吐き出された転写残りトナー(負極性)は、何れも引き続く感光体ドラム1の回転により感光体ドラム1と現像装置4の現像スリーブ41との対向部である現像部n2に運ばれ、現像装置4によりかぶり取り電位Vbackで回収される(現像同時クリーニング)。
【0131】
b)導電粒子mの作用効果
▲1▼.前述したように磁気ブラシ帯電器3の磁気ブラシ部3cには導電粒子供給手段31により適量の導電粒子mを供給するようにしてある。
【0132】
磁気ブラシ帯電器3の磁気ブラシ部3cに適量の導電粒子mを供給することにより、磁気ブラシ部3cに供給されて混入した導電粒子mは磁気ブラシ部3cを構成している帯電用磁性粒子よりもマグネットローラ3aによる磁気拘束力が弱いから(導電粒子mが非磁性の場合は磁気拘束力は無い)、磁気ブラシ部3c内から少量ずつ離脱して回転感光体ドラム1面上に少量ずつ供給される。
【0133】
このため、画像形成が繰り返されると感光体ドラム1の周面は導電粒子mで薄く覆われた状態になる。
【0134】
このようにして感光体ドラム1面が導電粒子mで薄く覆われた状態になることにより、該感光体ドラム1面と該感光体ドラム面に形成されたトナー像taとの間の接触状態力が弱められ、転写部7eでの転写材P側へのトナー像の転写効率が高まることで、磁気ブラシ帯電器3側へ運ばれる転写残りトナーtcを少なくすることができる。
【0135】
また、感光体ドラム1面と該感光体ドラム面の転写残りトナーtcとの間の接触状態力も弱められて、前記a)の▲2▼の、帯電部n1における転写残りトナーの、磁気ブラシ部の摺擦による攪乱・移動、及び感光体ドラム1面側から磁気ブラシ部3c側への剥ぎ取りが容易になされる。
【0136】
かくして、導電粒子mが磁気ブラシ帯電器3の磁気ブラシ部3c及び感光体ドラム1上に存在することで、転写残りトナーtcの量が少ないことと、導電粒子mに対する電荷注入が行なわれるため、トナーの下の感光体ドラム面部分に対する帯電も充分に行なわれることで、ポジゴーストの発生が防止できる。
【0137】
▲2▼.また、磁気ブラシ帯電器3の磁気ブラシ部3cに適量の導電粒子mを供給することにより、磁気ブラシ部3cを構成している帯電用磁性粒子やスリーブ3b面等に対してトナーや感光体ドラム等の樹脂成分や外添剤等が融着してしまったり、磁気ブラシ部3c内に転写残りトナーが多量に混入し感光体ドラム1上への吐き出しが充分に行なえない場合等における、磁気ブラシ帯電器3の全体的あるいは部分的な抵抗アップによる帯電能ダウンも防止することができる効果が得られ、耐久性についても大きく向上する。
【0138】
図5は、耐久枚数に対する、飽和電位と1周目で帯電できる電位の差(ΔV)の推移であるが、導電粒子mを供給した場合Aと、しない場合Bでは、耐久性に大きな差が生じている。
【0139】
感光体ドラム1面側から磁気ブラシ帯電器3側への転写残トナーtcの回収効率即ち剥ぎ取り効率を高めるために、転写部7eと磁気ブラシ帯電器3の間において転写残トナーtcを正規帯電極性の逆に帯電する帯電手段を具備させることも有効である。
【0140】
〈実施例2〉(図6)
上記実施例1において、磁気ブラシ帯電器3に対する帯電バイアスを−650Vの直流電圧のみとしたが(DCバイアス印加方式)、磁気ブラシ帯電器3に印加する帯電バイアスは、該帯電器3での転写残りトナーの回収効率即ち剥ぎ取り効率や、帯電均一性をより高めるためには直流電圧に交番電圧を重畳することが望ましい(ACバイアス印加方式)。
【0141】
本実施例はそのACバイアス印加方式の場合の例である。即ち、実施例1において磁気ブラシ帯電器3に対する帯電バイアスを
直流電圧:−650V
交番電圧:周波数1000Hz、振幅700V
を重畳した振動電圧とした。回転感光体ドラム1の周面は略−650Vに電荷注入接触帯電される。
【0142】
その他の装置構成・設定条件等は実施例1と同じである。
【0143】
磁気ブラシ帯電器3の帯電バイアスに交番電圧を含ませることは、帯電能ΔV(飽和電位と1週目で帯電できる電位の差)を大きく向上させることに加えて、帯電部n1において感光体ドラム1側から磁気ブラシ帯電器3側への帯電時の転写残りトナーの引き剥がし効果を大きく高める。
【0144】
交番電圧の設定条件としては、周波数として200〜8000Hz程度で、振幅として200〜1500V程度に設定することにより効果が得られる。
【0145】
図6は、上記のACバイアス印加方式の場合における、磁気ブラシ帯電器3に導電粒子mを供給した場合Cと、しない場合Dとの、耐久枚数に対する、飽和電位と1周目で帯電できる電位の差(ΔV)の推移である。
【0146】
図6からわかるように、磁気ブラシ帯電器3に導電粒子mを供給し、更に交番電圧を重畳した帯電バイアスを印加するACバイアス印加方式の場合Cは、ほとんど帯電能の低下がなく、良好な帯電性が長期にたり可能となる。
【0147】
〈実施例3〉(図7・図8)
実施例1、2においては、磁気ブラシ帯電器3に対する導電粒子mの補給を、出力枚数100枚当たり0.05gの割合の定量補給方式としたが、本実施例では、帯電時に流れる電流値を一定にするように補給量を経時的に変更調整しつつ導電粒子mを補給した。
【0148】
本実施例においては実施例1と同様に磁気ブラシ帯電器3に印加する帯電バイアスは−650Vの直流電圧のみとしたDCバイアス印加方式とした。
【0149】
その他の装置構成・設定条件等は等は実施例1と同じである。
【0150】
図7は、本実施例において、磁気ブラシ帯電器3に対する導電粒子mの補給量(出力100枚当たり)の経時的推移を示している。耐久が進むごとに補給量が若干多くなる。これは、磁気ブラシ帯電器3の磁気ブラシ部3cを構成する磁性粒子に対する耐久に伴うトナー等の樹脂成分の融着や外添剤付着等による磁気ブラシ帯電器3の汚染に起因する磁気ブラシ帯電器3の抵抗アップにほぼ対応させたものである。
【0151】
このような導電粒子m−補給量制御を行うことにより、図8のように、耐久枚数に対する、飽和電位と1周目で帯電できる電位の差(ΔV)を、実施例1の導電粒子m−定量補給の場合よりも、より小さい変動に抑えることが可能となる。
【0152】
〈その他〉
1)本発明は、前述の実施例1〜3の形態に限られるものではなく、第2の像担持体に対するトナー像転写後の第1の像担持体のクリーニング手段を現像手段が兼ねる画像形成装置において、接触帯電手段に対して導電粒子mを供給する手段が設けられている、全ての構成を含んでいる。
【0153】
2)第1の像担持体としての感光体についても、表面抵抗が109 〜1014Ω・cmの低抵抗層を持つことが、電荷注入を実現できオゾンの発生防止の面から望ましいが、上記以外の有機感光体等でも、帯電器の抵抗アップの防止については充分な効果が得られる。
【0154】
3)静電潜像の現像方法としては、実施例1〜3においては、2成分現像法についてのみ述べたが、他の現像方法でも効果がある。反転現像方式でも、正規現像方式でもよい。好ましくは、現像剤が感光体に対して接触状態で現像する、1成分接触現像や2成分接触現像がより現像時の同時回収効果を高めるのに効果がある。
【0155】
また、現像剤中のトナー粒子としては粉砕トナー等においても可能であるし、更に好ましくは、重合トナーを用いた場合には、上記の1成分接触現像や2成分接触現像はもちろん1成分非接触現像や2成分非接触現像などの他の現像方法においても転写残りトナーの充分な回収効果が得られる。
【0156】
4)磁気ブラシ帯電器3はマグネットローラ3a−固定、非磁性スリーブ3b−回転の所謂スリーブ回転タイプの帯電器を使用したが、この帯電器構成に限られるものではなく、例えば、同構成でマグネットローラ3aが回転する系やマグネットローラ3aのみの構成でマグネットローラ自体が回転する系であってもローラ表面を導電性処理をすること等により使用可能である。
【0157】
5)磁気ブラシ帯電器3に対する帯電バイアス印加をACバイアス印加方式で行なう場合の交流バイアス成分の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。また、交流バイアスは、例えば直流電源を周期的にON,OFFすることによって形成された矩形波の電圧を含む。この時交流バイアスを制御するとは、そのピーク間電圧を制御すればよい。このように、交流バイアスは、周期的にその電圧値が変化するようなバイアスが使用できる。
【0158】
現像装置に印加する現像バイアスに交流バイアス成分を含ませる場合のその交流バイアスについても上記と同様である。
【0159】
6)第1の像担持体は放電による帯電が支配的なものであってもよい。
【0160】
7)第1の像担持体は静電記録誘電体などであってもよい。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の画像情報に対応した静電潜像を書き込み形成する。
【0161】
8)転写方法としてはローラ転写、ブレード転写、コロナ放電転写などであってもよい。転写ドラムや転写ベルトなどの中間転写体を用いて、単色画像形成ばかりでなく多重転写等により多色、フルカラー画像を形成する画像形成装置にも適用可能である。
【0162】
9)第1の像担持体1、帯電手段3、現像装置4等の任意のプロセス機器を画像形成装置本体に対して一括して着脱交換自在のプロセスカートリッジ着脱式の装置構成のものにすることもできる。
【0163】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、接触帯電方式・クリーナーレスシステムの画像形成装置、特に接触帯電部材として磁気ブラシ帯電器を用いた画像形成装置について、転写効率の向上および接触帯電部材である磁気ブラシ帯電器の汚染に伴う抵抗アップを防止して、ポジゴースト等の画像欠陥のない良好な画像の出力を長期にわたり持続させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の画像形成装置の概略構成模型図
【図2】その要部の拡大模型図
【図3】感光体ドラムの層構成模型図
【図4】トナーの帯電量の測定要領説明図
【図5】実施例1における磁気ブラシ帯電器の耐久に伴う帯電能変動グラフ
【図6】実施例2における磁気ブラシ帯電器の耐久に伴う帯電能変動グラフ
【図7】実施例3における導電粒子補給量の推移グラフ
【図8】実施例3における磁気ブラシ帯電器の耐久に伴う帯電能変動グラフ
【図9】画像形成装置の従来例の概略構成図
【符号の説明】
A プリンター
B イメージリーダー
1 感光体ドラム(第1の像担持体)
2 レーザー露光手段
3 磁気ブラシ帯電器(接触帯電部材)
31 導電粒子供給手段(スポンジローラ)
m 導電粒子
5 給紙カセット
6 定着装置
7 転写装置
8 排紙トレイ
P 転写材(第2の像担持体)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, a first image carrier (charged body) such as an electrophotographic photosensitive member or an electrostatic recording dielectric is set to a predetermined polarity and potential, such as a transfer type electrophotographic apparatus and an electrostatic recording apparatus. Charging means for uniformly charging, electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the charged image bearing member surface, developing means for developing the electrostatic latent image as a toner image, and the toner image on paper The image forming apparatus includes an image forming process unit including a transfer unit that transfers the image to a second image carrier, and the first image carrier relates to an image forming apparatus that repeatedly performs image formation.
[0002]
More specifically, toner particles (transfer residual toner) remaining on the first image carrier after the toner image of the first image carrier is transferred to the second image carrier by the transfer unit are collected in the developing unit. So-called cleaner-less, in which a dedicated cleaning means for removing the transfer residual toner on the surface of the first image carrier is omitted between the transfer means and the charging means. The present invention relates to an image forming apparatus of a system.
[0003]
[Prior art]
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an example of a transfer type electrophotographic apparatus (copier, printer, facsimile, etc.) as a conventional example of an image forming apparatus.
[0004]
Reference numeral 101 denotes a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) as a first image carrier, which is rotationally driven at a predetermined peripheral speed (process speed) in the clockwise direction of an arrow.
[0005]
The photosensitive drum 101 is subjected to a uniform charging process with a predetermined polarity and potential by the charging means 102 during its rotation. The charging means 102 is a charging roller which is a contact charging member in this example. S 1 is a charging bias application power source for the charging roller 102. Next, an image exposure L by an image exposure means (not shown) (projection exposure means for a document image, laser scanning exposure means, etc.) is received. As a result, the uniformly charged surface of the photosensitive drum 101 is selectively neutralized (or potential attenuated) corresponding to the exposure image pattern, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 101.
[0006]
The electrostatic latent image is developed as a toner image by the developing means 103. Reference numeral 103a denotes a developing member (developer carrying or conveying member such as a developing roller or a developing sleeve), and S2 denotes a developing bias application power source for the developing member 103a.
[0007]
On the other hand, a transfer material (transfer paper) P as a second image carrier is fed from a paper feed mechanism unit (not shown) to a transfer unit between the photosensitive drum 101 and the transfer unit 104 at a predetermined control timing. Then, the toner image on the surface side of the photosensitive drum 101 is sequentially transferred onto the surface of the sheet transfer material P. The transfer means 104 is a transfer roller in this example. S 3 is a power supply for applying a transfer bias to the transfer roller 104.
[0008]
Next, the transfer material P is separated from the surface of the rotating photosensitive drum 101 and introduced into a fixing means (not shown), undergoes a toner image fixing process, and is output as an image formed product (copy, print).
[0009]
The surface of the photosensitive drum 101 after the transfer of the toner image onto the transfer material P is cleaned by removing the transfer residual toner by a cleaning means (cleaner) 105 and repeatedly used for image formation.
[0010]
1) Contact charging device
In the image forming apparatus as described above, the photosensitive drum 101 as the first image carrier, and various means and devices 102 to 105 for the image forming process such as charging, exposure, development, transfer, cleaning, and fixing are various. There are methods and configurations.
[0011]
For example, a corona charger has been generally used as the charging means 102 for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 101 as the first image carrier to a predetermined polarity and potential. This is because a corona charger is disposed in contact with the photosensitive drum in a non-contact manner, and the surface of the photosensitive drum is exposed to a corona shower generated from a corona charger to which a high voltage is applied, so that the surface of the rotating photosensitive drum has a predetermined polarity. It is charged to a potential.
[0012]
In recent years, contact charging devices have been put into practical use because they have advantages such as low ozone and low power over corona chargers.
[0013]
In the contact charging device, a conductive member whose resistance value has been adjusted is disposed as a contact charging member (contact charging means) in contact with an object to be charged, and a predetermined voltage (charging bias) is applied to the contact charging member. The charged object surface is charged to a predetermined polarity and potential.
[0014]
The contact charging member includes a roller type in which conductive rubber is rolled (charging roller, conductive rubber roller), a blade type in which conductive rubber is in a blade shape (charging blade), and a magnetic brush type (magnetic brush) using magnetic particles. Various types such as a charger and a fur brush type (fur brush charger) in which conductive fibers are formed in a brush shape are preferably used.
[0015]
A magnetic brush charger is one in which conductive magnetic particles are magnetically constrained and held as a magnetic brush directly on a magnet or on a sleeve containing the magnet, and the magnetic brush portion of the magnetic particles is stopped or The surface to be charged is brought into contact with the surface to be charged while being rotated, and a voltage is applied to the surface to be charged, so that the surface to be charged is contact-charged.
[0016]
There are a DC bias application method in which the charging bias applied to the contact charging member is only a DC voltage, and an AC bias application method in which an oscillation voltage having a DC bias component and an alternating bias component is used.
[0017]
2) Injection charging
Contact charging includes a system in which charging by a discharge phenomenon is dominant as disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-52058 and the like, and a direct charge of a surface to be charged as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-3921 and the like. There is a system (charge injection charging system) in which charging by injection (charging) is dominant.
[0018]
The charge injection charging method uses a contact charging member as described above, and has a surface layer in which conductive fine particles are dispersed on a normal organic photoconductor in the case of an image bearing member, which is charge-chargeable as an object to be charged. By using a photoconductor, an amorphous silicon photoconductor, or the like, it is possible to obtain a charged potential on the surface of the member to be charged that is substantially equal to the direct current component of the bias applied to the contact charging member.
[0019]
This charge injection charging method does not use a discharge phenomenon in which charging to the body of the object is performed using a corona charger, so the applied charging bias required for charging is equal to the desired surface potential of the body to be charged. Therefore, it has been attracting attention because it is possible to achieve complete ozone-less and low-power consumption charging without generation of ozone.
[0020]
3) Cleanerless system
As an image forming apparatus, an apparatus of a cleanerless system (cleanerless process) has been proposed from the viewpoints of ecology, downsizing and cost reduction of the apparatus.
[0021]
This cleaner-less system image forming apparatus omits the exclusive cleaning device 105 that is disposed between the transfer unit 104 and the charging unit 102 and removes transfer residual toner from the surface of the image carrier 101 after transfer. The transfer residual toner remaining on the surface of the subsequent image carrier 101 is the DC voltage (development bias) applied to the developing member 103a of the developing unit and the surface potential of the image carrier 101 at the development unit 103 during the subsequent development. It is removed and collected by a fog removal potential difference Vback which is a potential difference between them (so-called simultaneous development cleaning), and has the following advantages.
[0022]
(1). By omitting the provision of the dedicated cleaning device 105, there is a great space advantage, and the image forming apparatus can be reduced in size and cost.
[0023]
(2). The transfer residual toner collected by the developing means 103 is used again contributing to the development, so there is no waste toner (ecology).
[0024]
(3). Since there is no cleaning device 105, the surface of the image carrier is damaged by the rubbing between the cleaning element 105a such as a cleaning blade and the image carrier 101 in some cases, and the charge injection layer in the case of a charge injection chargeable image carrier. There is no damage.
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the image forming apparatus using the contact charging method for charging the first image carrier, the cleaning unit is not provided, and the transfer residual toner is simultaneously collected by the developing unit (cleanerless system). When the image formation is repeated, since the transfer residual toner cannot be collected by the developing unit, a so-called “positive ghost” in which the previous image remains thin has occurred.
[0026]
This positive ghost cannot charge the image carrier portion below the transfer residual toner when the transfer residual toner on the first image carrier passes through the position of the contact charging member. This phenomenon occurs because the potential difference (Vback) for collecting the charge cannot be secured, and becomes more conspicuous when the contact charging member is contaminated.
[0027]
Therefore, when the first image carrier is charged by the contact charging member, the portion of the image carrier below the transfer residual toner is also charged. Therefore, the transfer residual toner is peeled off from the image carrier at the time of charging and is returned to the image carrier after charging. It is important to collect by developing means.
[0028]
In addition, since the toner particles usually have a relatively high electrical resistance against the contamination of the contact charging member, the toner particles are mixed into the contact charging member and can be sufficiently discharged to the image carrier. If not, the resistance of the entire or part of the contact charging member increases, and the image carrier cannot be charged to a desired potential, or uneven charging occurs, resulting in an image defect.
[0029]
The present invention has been proposed in view of the above, and relates to an improvement in transfer efficiency and contact charging for an image forming apparatus of a contact charging method / cleanerless system, particularly an image forming apparatus using a magnetic brush charger as a contact charging member. An object of the present invention is to provide a device capable of maintaining a good image output without image defects such as positive ghost for a long period of time by preventing resistance increase due to contamination of a magnetic brush charger as a member. To do.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an image forming apparatus having the following configuration.
[0031]
  (1) Charging means for charging the first image carrier, latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the charging surface of the first image carrier, and developing the electrostatic latent image as a toner image And a transfer means for transferring the toner image to the second image carrier, the developing means having the first image carrier after the toner image is transferred to the second image carrier. In the image forming apparatus that also serves as a cleaning unit that collects toner particles remaining on the upper transfer, and the first image carrier is repeatedly used for image formation.
  The charging means is a contact charging means for charging magnetic particles by bringing them into contact with the image carrier as a magnetic brush by the magnetic force of the magnetic field generating means,
  An image forming apparatus comprising supply means for supplying nonmagnetic conductive particles having an average particle size smaller than the average particle size of the magnetic particles to the magnetic brush.
[0032]
  (2)The conductive particles supplied to the magnetic brush have an average particle size of 10 nm or more (1)The image forming apparatus described.
[0033]
  (3)The volume resistance of the conductive particles supplied to the magnetic brush is less than or equal to the volume resistance of the magnetic particles of the contact charging means (1)Or (2)The image forming apparatus described in 1.
[0035]
  (4)The conductive particles supplied to the magnetic brush are white-based (1) to(3)The image forming apparatus according to any one of the above.
[0036]
  (5)The first image carrier has a resistance 10 on the surface.9-1014It has a layer made of a material of Ω · cm (1) to(4)The image forming apparatus according to any one of the above.
[0037]
  (6)The first image bearing member has a photosensitive layer and a surface layer, and the surface layer has a resin and conductive fine particles.(5)The image forming apparatus according to any one of the above.
[0038]
  (7)The conductive fine particles are SnO.2It is characterized by(6)The image forming apparatus described in 1.
[0039]
  (8)The first image carrier comprises a surface layer having amorphous silicon (1) to (1)(7)The image forming apparatus according to any one of the above.
[0040]
  (9)The bias applied to the contact charging means is a bias in which an alternating voltage is superimposed on a DC voltage (1) to (1)(8)The image forming apparatus according to any one of the above.
[0041]
  (10)The developing means is a contact development system in which toner development of an electrostatic latent image is performed in a state where the developer is in contact with the first image carrier (1) to (1).(9)The image forming apparatus according to any one of the above.
[0042]
  (11)The latent image forming means is an image exposure means for the charged surface of the first image carrier (1) to (1)(10)The image forming apparatus according to any one of the above.
[0043]
<Operation>
By supplying conductive particles to a contact charging member (magnetic brush charger) using magnetic particles, the magnetic binding force of the magnet in the charger is weaker than the magnetic particles in the magnetic brush charger (non-magnetic) In this case, there is no magnetic binding force), and the conductive particles are separated from the charger side little by little and supplied onto the first image carrier. For this reason, when image formation is repeated, the first image carrier is thinly covered with the conductive particles.
[0044]
In this way, the conductive particles cover the first image carrier, whereby the contact state force between the first image carrier surface and the toner image formed on the image carrier surface is weakened. By increasing the transfer efficiency of the toner image to the second image carrier at the part, it is possible to reduce the amount of untransferred toner conveyed to the magnetic brush charger side after transfer.
[0045]
In addition, the contact state force between the first image carrier surface and the transfer residual toner on the image carrier surface is also weakened, and the transfer residual in the charging portion which is the contact portion between the magnetic brush charger and the first image carrier. Disturbance and movement of the magnetic brush portion by rubbing of the toner, and peeling from the first image carrier surface side to the magnetic brush portion side of the magnetic brush charger (temporary transfer residual toner to the magnetic brush charger side) (Recovery) is easy.
[0046]
Thus, since the conductive particles are present on the magnetic brush portion of the magnetic brush charger and the first image carrier, the amount of residual toner is small, and charge injection into the conductive particles is performed. Since the lower surface of the image carrier is sufficiently charged, the occurrence of positive ghost can be prevented.
[0047]
Further, by supplying conductive particles to the magnetic brush portion of the magnetic brush charger, resin components such as toner and the first image carrier and external additives are added to the charging magnetic particles constituting the magnetic brush portion. The entire or part of the magnetic brush charger in the case where the agent or the like is fused, or the transfer toner is mixed in the magnetic brush part and cannot be discharged onto the first image carrier. As a result, it is possible to prevent the charging ability from being lowered due to an increase in resistance, and the durability is greatly improved.
[0048]
More preferably, the charging bias applied to the magnetic brush charger as the contact charging member is an oscillating voltage (alternating voltage) to increase the toner peeling force during charging and maintain the charging property for a longer period. become able to.
[0049]
In this manner, in the image forming apparatus in which the developing unit also serves as a unit for collecting the transfer residual toner, by supplying the conductive particles to the magnetic brush charging unit that is a contact charging member, the transfer efficiency is improved and the resistance of the magnetic brush charging unit is increased. Can be prevented and a good image can be obtained over a long period of time.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Example 1> (FIGS. 1 to 5)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of an image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged model diagram of a main part thereof.
[0051]
The image forming apparatus of this example is a laser beam printer using a transfer type electrophotographic process, a contact charging method using a magnetic brush charger, a reversal developing method, and a cleanerless system.
[0052]
In FIG. 1, A is a printer main body, and B is an image reader (image reading apparatus) mounted and installed thereon.
[0053]
(1) Image reader B
In the image reader B, reference numeral 10 denotes a fixed document table (transparent plate such as glass), and the document G is placed on the upper surface of the document table 10 with the surface on which the document G is to be copied facing down. Set with a crimping plate.
[0054]
An image reading unit 9 is provided with a document irradiation lamp 9a, a short focus lens array 9b, a CCD sensor 9c, and the like. When a copy start signal is input, the unit 9 is driven forward along the lower surface of the document table from the home position on the left side of the document table to the right side on the lower side of the document table 10 to obtain a predetermined forward movement end point. When it reaches, it is driven backward and returned to the initial home position.
[0055]
In the forward drive process of the unit 9, the downward image surface of the set original G on the platen 10 is illuminated and scanned sequentially from the left side to the right side by the document irradiation lamp 9 a of the unit 9. Is reflected on the CCD sensor 9c by the short focus lens array 9b.
[0056]
The CCD sensor 9c includes a light receiving unit, a transfer unit, and an output unit. The optical signal is converted into a charge signal in the CCD light receiving unit, and sequentially transferred to the output unit in synchronization with the clock pulse in the transfer unit. The charge signal is converted into a voltage signal in the output unit, amplified and reduced in impedance, and output. The analog signal thus obtained is subjected to known image processing, converted into a digital signal, and sent to the printer main body A.
[0057]
That is, the image information of the original G is photoelectrically read by the image reader B as a time series electric digital pixel signal (image signal).
[0058]
(2) Printer body A
a) 1 is a rotary drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) as a first image carrier. The photosensitive drum 1 is rotationally driven in a clockwise direction a indicated by an arrow with a predetermined peripheral speed (process speed) around a central support shaft. The photoconductor drum 1 of this example is a charge injection / negative charge organic photoconductor having a diameter of about 30 mm, and is driven to rotate at a peripheral speed of 100 mm / sec. The layer structure of the photosensitive drum 1 will be described in detail in section (3) below.
[0059]
b) The outer peripheral surface of the photosensitive drum 1 is uniformly primary charged to approximately -650 V by a magnetic brush charger 3 as a contact charging member (contact charging means) during the rotation process.
[0060]
Reference numeral 31 denotes a conductive particle supply means for the magnetic brush charger 3. The configurations of the magnetic brush charger 3 and the conductive particle supply means 31 will be described in detail in the section (4) below.
[0061]
c) The uniformly charged surface of the rotating photosensitive drum 1 was modulated by the laser exposure means (laser scanner) 2 in accordance with the image signal sent from the image reader B side to the printer main body A side. By performing scanning exposure with the laser light L, an electrostatic latent image corresponding to the image information of the original G photoelectrically read by the image reader B is sequentially formed on the surface of the rotating photosensitive drum 1.
[0062]
The laser exposure unit 2 includes a solid-state laser element 2a, a rotating polygon mirror (polygon mirror) 2b, an f-θ lens group 2c, a deflection mirror 2d, and the like. On / off emission control of the solid state laser element 2a is performed at a predetermined timing by a light emission signal generator (not shown) based on the input image signal. Laser light emitted from the solid-state laser element 2a is converted into a substantially parallel light beam by a collimator lens system, scanned by a rotating polygon mirror 2b that rotates at high speed, and photosensitized via an f-θ lens group 2c and a deflection mirror 2d. A spot image is formed on the body drum 1.
[0063]
By such laser beam scanning, an exposure distribution corresponding to one image scan is formed on the surface of the photosensitive drum 1, and further sub-scanning by rotating the photosensitive drum 1 according to the image signal on the rotating photosensitive drum surface. Exposure distribution is obtained. That is, the rotating photosensitive drum 1 is scanned by scanning the light of the solid laser element 2a whose ON / OFF light emission is controlled according to the image signal by the rotating polygon mirror 2b which rotates at high speed on the uniformly charged surface of the rotating photosensitive drum 1. On one surface, electrostatic latent images corresponding to the scanning exposure pattern are sequentially formed. That is, on the surface of the rotating photosensitive drum 1, the potential of the exposed portion irradiated with the laser light drops (bright portion potential), and the exposure pattern is formed by contrast with the potential of the non-exposed portion (dark portion potential) that was not irradiated. Corresponding electrostatic latent images are formed.
[0064]
d) The electrostatic latent image formed on the surface of the rotating photosensitive drum 1 is reversely developed in this example as a toner image by the developing device 4 in this case. The configuration of the developing device 4 will be described in detail in section (5) below.
[0065]
e) On the other hand, the transfer material P as the second image carrier that is stacked and stored in the paper feed cassette 5 is fed out and fed by the paper feed roller 5a, and a predetermined control timing is given by the registration roller 5b. Are fed to a transfer portion 7e which is a contact nip portion between the photosensitive drum 1 and the transfer device 7 as a transfer means, and the toner image on the surface of the photosensitive drum 1 is electrostatically transferred onto the transfer material P surface.
[0066]
The transfer device 7 in this example is a belt transfer device. The transfer device 7 will be described in detail in section (6) below.
[0067]
f) The transfer material P that has received the transfer of the toner image through the transfer portion 7e is sequentially separated from the surface of the photosensitive drum 1 and is conveyed and introduced to the fixing device 6, where the toner image is thermally fixed and copied or printed. Are discharged to the paper discharge tray 8.
[0068]
g) The printer main body A of this example is not provided with a dedicated cleaning device (cleaner) for removing the transfer residual toner remaining on the surface of the rotating photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image to the transfer material P, and the developing device 4 And a cleaner-less system that also serves as a cleaning means for collecting untransferred toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1. This will be described in detail in section (7) below.
[0069]
(3) Photosensitive drum 1
As the photosensitive drum 1 as the first image bearing member, a commonly used organic photosensitive member or the like can be used. Preferably, the resistance is 10% on the organic photosensitive member.9 -1014Using a surface layer with a material of Ω · cm or a surface layer with amorphous silicon such as an amorphous silicon photoreceptor can realize charge injection charging, prevent ozone generation, and consume power. It is effective in reducing. In addition, the chargeability can be improved.
[0070]
The photoreceptor drum 1 in this example is an organic photoreceptor having charge injection chargeability and negative chargeability. As shown in the layer configuration model diagram of FIG. 3, the following is formed on an aluminum drum substrate (aluminum substrate) 1a having a diameter of 30 mm. The first to fifth layers 1b to 1f are provided in order from the bottom.
[0071]
First layer 1b; an undercoat layer, which is a conductive layer having a thickness of 20 μm provided for leveling defects of the drum base 1a.
[0072]
Second layer 1c is a positive charge injection preventing layer, and serves to prevent the positive charge injected from the drum base 1a from canceling the negative charge charged on the surface of the photoreceptor, and is formed by amylan resin and methoxymethylated nylon. 1 × 106 This is a medium resistance layer having a thickness of 1 μm, the resistance of which is adjusted to about Ω · cm.
[0073]
Third layer 1d: a charge generation layer, which generates positive and negative charge pairs upon exposure to a layer having a thickness of about 0.3 μm in which a disazo pigment is dispersed in a resin.
[0074]
Fourth layer 1e: a charge transport layer, which is a P-type semiconductor in which hydrazone is dispersed in a polycarbonate resin. Therefore, the negative charge charged on the surface of the photoreceptor cannot move through this layer, and only the positive charge generated in the charge generation layer can be transported to the surface of the photoreceptor.
[0075]
Fifth layer 1f; charge injection layer, SnO as conductive fine particles in binder of insulating resin2 It is a coating layer of a material in which 1 g of ultrafine particles are dispersed. Specifically, SnO having a particle size of 0.03 μm is obtained by reducing the resistance (conducting) by doping an insulating resin with antimony which is a light-transmissive conductive filler.2 It is a coating layer of a material in which particles are dispersed by 70 weight percent with respect to the resin. The coating solution thus prepared was applied to a thickness of about 3 μm by an appropriate coating method such as a dipping coating method, a spray coating method, a roll coating method, or a beam coating method to form a charge injection layer.
[0076]
(4) Magnetic brush charger 3 and conductive particle supply means 31
a) Magnetic brush charger 3
In this example, the magnetic brush charger 3 as a contact charging member is a sleeve rotation type.
[0077]
As shown in the model diagram of FIG. 2, the magnetic brush charger 3 includes a fixed magnet roller 3a and a non-magnetic sleeve made of aluminum or the like having an outer diameter of 16 mm, which is concentrically and freely fitted around the magnet roller 3a. 3b, a magnetic brush portion 3c of magnetic particles for charging (magnetic carrier) attached and held in a brush shape by the magnetic force of the internal magnet roller 3a on the outer peripheral surface of the sleeve, and the like, which are long in the generatrix direction of the photosensitive drum 1. It is a horizontally long member. A magnet roller 3a is fixedly supported on the housing 3d, and the non-magnetic sleeve 3b is rotationally driven at a predetermined peripheral speed in a clockwise direction b indicated by an arrow (not shown). The layer thickness of the magnetic brush portion 3c of magnetic particles is regulated by the regulating blade 3e.
[0078]
The magnetic brush portion 3c is brought into contact with the surface of the photosensitive drum 1 with a predetermined contact width. The contact portion n1 is a charging portion. In this example, the charging portion n1 formed by bringing the magnetic brush portion 3c into contact with the photosensitive drum 1 is adjusted so that the width thereof is about 6 mm.
[0079]
As described above, the nonmagnetic sleeve 3b is rotated in the clockwise direction indicated by an arrow by a drive system (not shown), that is, in the rotating direction of the photosensitive drum 1 at the charging portion n1 which is the contact portion of the magnetic brush portion 3c with the photosensitive drum 1. On the other hand, it is rotationally driven at a predetermined peripheral speed in the counter direction. In this example, the nonmagnetic sleeve 3b is driven to rotate at 150 mm / sec with respect to the rotational peripheral speed of the photosensitive drum 1 of 100 mm / sec. As the non-magnetic sleeve 3b is driven to rotate, the magnetic brush portion 3c magnetically restrained and held on the outer peripheral surface of the non-magnetic sleeve 3b also rotates in the same direction as the non-magnetic sleeve 3b together with the non-magnetic sleeve 3b. In response to the regulation of the layer thickness, the surface of the photosensitive drum 1 is rubbed at the charging portion n1.
[0080]
A predetermined charging bias is applied to the nonmagnetic sleeve 3b by a charging bias application power source S1. In this example, a DC bias of −650 V is applied to the nonmagnetic sleeve 3b to charge and charge the surface of the rotary photosensitive drum 1 to approximately −650V. By applying a charging voltage to the nonmagnetic sleeve 3b, a charge is applied to the photosensitive drum 1 from the charging magnetic particles constituting the magnetic brush portion 3c, and is charged to a potential corresponding to the charging voltage. As the relative rotational speed of the photosensitive drum 1 and the magnetic brush charger 3 increases, the charging uniformity tends to improve.
[0081]
As the magnetic particles for charging constituting the magnetic brush portion 3c,
An average particle size of 10 to 100 μm,
Saturation magnetization is 20 ~ 250emu / cmThree ,
Resistance is 1 × 102 ~ 1x10TenΩ · cm
In consideration of the existence of an insulation defect such as a pinhole in the photosensitive drum 1, the resistance is 1 × 10.6 It is preferable to use one having Ω · cm or more.
[0082]
In order to improve the charging performance, it is better to use the one with the smallest possible resistance.
Average particle size 25 μm,
Saturation magnetization 200emu / cmThree ,
Resistance 5 × 106 Ω · cm
The magnetic particles were used. The charging magnetic particles used in this example are those obtained by adjusting the resistance by oxidizing and reducing the ferrite surface.
[0083]
Here, the resistance value of the magnetic particles for charging has a bottom area of 228 mm.2 After putting 2g of magnetic particles in the metal cell, 6.6Kg / cm2 And applying a voltage of 100V for measurement.
[0084]
The average particle size of the magnetic particles for charging is indicated by the maximum horizontal chord length, and the measurement method is a microscopic method, randomly selecting 300 or more magnetic particles, measuring the diameter and taking the arithmetic average to obtain the average particle size. It was.
[0085]
A DC magnetization BH characteristic automatic recording device BHH-50 manufactured by Riken Denshi Co., Ltd. can be used for measuring the magnetic characteristics of the magnetic particles for charging. At this time, a cylindrical container having a diameter (inner diameter) of 6.5 mm and a height of 10 mm is filled with magnetic particles with a load of about 2 g weight, and the magnetic particles do not move in the container, and saturation magnetization is obtained from the BH curve. Measure.
[0086]
The magnetic particles for charging consist of a resin carrier formed by dispersing magnets as a magnetic material in the resin to make it conductive, and carbon black dispersed for resistance adjustment, or the surface of magnetite alone such as ferrite is oxidized and reduced. Those having been subjected to resistance adjustment by treatment, or those having the resistance adjusted by coating the surface of a magnetite simple substance such as ferrite with a resin can be used.
[0087]
b) Conductive particle supply means 31
In this example, the conductive particle supply means 31 for the magnetic brush charger 3 is a sponge roller brought into contact with the magnetic brush portion 3c of the magnetic particles of the magnetic brush charger 3.
[0088]
This sponge roller 31 faces the lower opening of the conductive particle hopper 32 provided at the rear of the housing 3d of the magnetic brush charger 3 and is brought into contact with the magnetic brush 3c of the magnetic brush charger 3 to rotate. The bearing is freely supported by the housing 3d. The magnetic brush charger 3 is rotationally driven at a low speed of 10 mm / sec in the counterclockwise direction c indicated by the forward arrow with respect to the rotational direction of the magnetic brush charger 3. m is a conductive particle (conductive particle) accommodated in the conductive particle hopper 32.
[0089]
The sponge roller 31 is in contact with the reservoir of the conductive particles m in the hopper portion 32 at the lower opening of the conductive particle hopper portion 32, and the conductive particles m are applied as a thin layer on the peripheral surface of the sponge roller 31 by the blade 33 as it is driven to rotate. Is done. The conductive particle application surface of the sponge roller 31 comes into contact with the magnetic brush portion 3c of the magnetic brush charger 3, whereby the conductive particles m are supplied to the magnetic brush portion 3c. In this example, 0.05 g of conductive particles m per 100 output sheets are set to be supplied to the magnetic brush portion 3c of the magnetic brush charger 3.
[0090]
In this example, the specific resistance is 10 as the conductive particles m.6 Conductive zinc oxide particles having an Ω · cm and an average particle diameter of 3 μm were used.
[0091]
As the material of the conductive particles m, various conductive particles such as conductive inorganic particles such as other metal oxides and mixtures with organic substances can be used.
[0092]
The effect of supplying the conductive particles m to the magnetic brush portion 3c of the magnetic brush charger 3 will be described in detail in section (7) below.
[0093]
Regarding the conductive particles m, since the particle resistance is exchanged through the particles, the specific resistance is preferably less than the resistance of the charging magnetic particles in view of the effect of preventing the resistance value of the charging magnetic particles from increasing. The resistance was measured by the tablet method and normalized. Bottom area 2.26cm2 Approximately 0.5 g of a powder sample was placed in the cylinder, and 15 kg of pressure was applied to the upper and lower electrodes. At the same time, a voltage of 100 V was applied to measure the resistance value, and then normalized to calculate the specific resistance.
[0094]
The particle diameter is preferably smaller than the particle diameter (average particle diameter) of the charging magnetic particles, and the lower limit of the particle diameter is 10 nm as long as the particles can be stably obtained.
[0095]
In the present invention, the particle size when the particles are constituted as an aggregate is defined as an average particle size as the aggregate. For the measurement of the particle size, 100 or more samples were extracted from observation with an optical or electron microscope, the volume particle size distribution was calculated with the maximum horizontal chord length, and the 50% average particle size was determined.
[0096]
The conductive particles m are suitably colorless or nearly white particles so as not to interfere with the formation of a latent image by image exposure particularly when used for charging a photoreceptor. Further, when color recording is performed, considering that the conductive particles are transferred from the photosensitive member to the transfer material, it is desirable that the particles are colorless or close to white. In order to prevent light scattering by particles during image exposure, the particle size is desirably equal to or smaller than the constituent pixel size.
[0097]
(5) Developing device 4
Generally, electrostatic latent image development methods are roughly classified into the following four types.
a. Non-magnetic toner is coated on the sleeve with a blade or the like, and the magnetic toner is coated with a magnetic force and conveyed and developed in a non-contact state with respect to the photosensitive drum (one-component non-contact development).
[0098]
b. A method in which the toner coated as described above is developed in contact with the photosensitive drum (one-component contact development).
[0099]
c. A method in which toner particles mixed with a magnetic carrier are used as a developer and are conveyed by magnetic force and developed in contact with a photosensitive drum (two-component contact development).
[0100]
d. A method in which the above two-component developer is developed in a non-contact state (two-component non-contact development).
[0101]
The two-component contact development method c is often used from the viewpoint of high image quality and high stability.
[0102]
The developing device 4 in this example is a two-component contact developing device (two-component magnetic brush developing device). In the model diagram of FIG. 2, reference numeral 41 denotes a developing sleeve that is rotationally driven in a clockwise direction d indicated by an arrow, 42 denotes a magnet roller fixedly arranged in the developing sleeve 41, 43 and 44 denote developer stirring screws, and 45 denotes developer. A regulating blade arranged to form T on the surface of the developing sleeve 41 in a thin layer, 46 is a developing container, and 47 is a replenishing toner hopper.
[0103]
The developing sleeve 41 is disposed so that a region closest to the photosensitive drum 1 is at least about 500 μm at least during development, and a thin layer of the developer T formed on the surface of the developing sleeve 41 is a photosensitive drum. It is set so that development can be performed while being in contact with 1. n2 is a developer contact area (developing portion) with respect to the photosensitive drum 1;
[0104]
As the two-component developer T used in this example, toner particles t are obtained by adding 1.5% by weight of titanium oxide having an average particle diameter of 20 nm to a negatively charged toner having an average particle diameter of 6 μm for development. The magnetic carrier c has a saturation magnetization of 205 emu / cm.Three A magnetic carrier having an average particle size of 35 μm was used. A mixture of the toner t and the developing magnetic carrier c at a weight ratio of 8:92 was used as the developer T.
[0105]
The toner t in the developer T at this time has a triboelectric charge amount of about −25 × 10-3c / kg.
[0106]
Here, a measuring method or measuring apparatus for the triboelectric charge amount (tribo charge amount) of the toner will be described with reference to FIG.
[0107]
First, a two-component agent in which toner particles t to be measured for triboelectric charge and magnetic carrier c are mixed at a weight ratio of 5:95 is put into a polyethylene bottle having a capacity of 50 to 100 ml, and is manually put for about 10 to 40 seconds. Shake and take about 0.5 to 1.5 g of the two-component agent, put it in a metal measuring container 52 with an 800 mesh screen 53 and cover it with a metal lid 54.
[0108]
The total weight of the measurement container 52 at this time is measured and is defined as W1 (kg).
[0109]
Next, in the suction machine 51 (at least a part in contact with the measurement container 52 is suctioned), the pressure of the vacuum gauge 55 is set to 250 mmAq by suction from the suction port 57 and adjusting the air volume control valve 56.
[0110]
In this state, the resin is removed by suction for 2 minutes. The potential of the electrometer 59 at this time is set to V (volt). Here, 58 is a capacitor, and the capacity is C (F). Further, the entire weight of the measurement container 52 after the suction is weighed and is defined as W2 (kg).
[0111]
The triboelectric charge amount of the toner is calculated as the following formula.
[0112]
Resin triboelectric charge (c / kg) = C × V × 10-3/ (W1-W2)
The developing sleeve 41 is driven to rotate at a predetermined peripheral speed in a clockwise direction d indicated by an arrow which is a counter direction with respect to the rotation direction of the photosensitive drum 1 in the developing unit n2. Along with the rotation, the developer T in the developing container 46 is pumped up and transported to the surface of the developing sleeve 41 by the N3 pole of the magnet roller 42, and is disposed perpendicular to the developing sleeve 41 in the transporting process. The layer thickness is regulated by the regulating blade 45, and a thin layer of the developer T is formed on the developing sleeve 41. When the developer formed as a thin layer is conveyed to the developing pole N1 corresponding to the developing portion n2, a spike is formed by the magnetic force. The electrostatic latent image on the surface of the rotary photosensitive drum 1 is developed as a toner image in the developing unit n2 by the toner t in the developer formed in the spike shape. In this example, the electrostatic latent image is reversely developed. ta represents the toner image.
[0113]
The developer thin layer on the developing sleeve 41 that has passed through the developing portion n2 enters the developing container 46 with the subsequent rotation of the developing sleeve 41, and is separated from the developing sleeve 41 by the repulsive magnetic field of N2 pole and N3 pole, and the developing container. It is returned to the developer pool in 46.
[0114]
A DC voltage and an AC voltage are applied to the developing sleeve 41 from the power source S2. In this example,
DC voltage: -480V
AC voltage; Vpp = 1500V, Vf = 3000Hz
Is applied.
[0115]
In general, in the two-component development method, when an AC voltage is applied, the development efficiency increases and the image becomes high-quality, but conversely, there is a risk that fogging easily occurs. For this reason, in general, it is possible to prevent fogging by providing a potential difference between the DC voltage applied to the developing device 4 and the surface potential of the photosensitive drum 1. More specifically, a bias voltage having a potential between the potential of the exposed portion of the photosensitive drum 1 and the potential of the non-exposed portion is applied.
[0116]
This potential difference for preventing fogging is called a fog removal potential (Vback). Due to this potential difference, toner adheres to a non-image area (non-exposed portion) on the surface of the photosensitive drum 1 when developing the surface of the rotating photosensitive drum 1. In addition, the cleanerless system apparatus collects the transfer residual toner on the surface of the photosensitive drum 1 (simultaneous development cleaning).
[0117]
The toner density is monitored by a sensor (not shown) that detects the toner density of the developer T in the developing container 46, and the toner density in the developer T is consumed for developing the latent image. When the density level falls below the toner level, the toner is replenished from the replenishing toner hopper 47 into the developing container 46. By this toner replenishment operation, the toner density of the developer T is always maintained at a predetermined level.
[0118]
(6) Transfer device 7
The transfer device 7 in this example is a belt transfer device, and an endless transfer belt 7a is suspended between the driving roller 7b and the driven roller 7c, and is substantially the same as the rotational peripheral speed of the photosensitive drum 1 in the counterclockwise direction e of the arrow. It is rotated at a peripheral speed. A transfer charging blade 7d is provided inside the endless transfer belt 7a, and a substantially intermediate portion of the belt portion on the ascending side of the belt 7a is brought into contact with the surface of the photosensitive drum 1 with the blade 7d to transfer the transfer portion (transfer nip portion) 7e. Is formed.
[0119]
The transfer material P rides on the upper surface of the ascending belt portion of the belt 7a and is conveyed to the transfer portion 7e. When the leading edge of the transport transfer material P enters the transfer portion 7e, the transfer charging blade 7d is supplied with a predetermined transfer bias from the transfer bias application power source S3, so that the reverse polarity of the toner is charged from the back side of the transfer material P. As a result, the toner images ta on the photosensitive drum 1 are sequentially transferred tb onto the upper surface of the transfer material P.
[0120]
In this example, the belt 7a is made of polyimide resin having a film thickness of 75 μm. The material of the belt 7a is not limited to polyimide resin.NateResins, plastics such as polyethylene terephthalate resin, polyvinylidene fluoride resin, polyethylene naphthalate resin, polyether ether ketone resin, polyether sulfone resin, polyurethane resin, and fluorine-based and silicon-based rubbers can be suitably used. . The thickness is not limited to 75 μm, and a thickness of about 25 to 2000 μm, preferably 50 to 150 μm can be suitably used.
[0121]
Further, the transfer charging blade 7d has a resistance of 1 × 10.Five ~ 1x107 A plate with a thickness of 2 mm and a length of 306 mm was used. Transfer was performed by applying a bias of +15 μA to the transfer charging blade 7d under constant current control.
[0122]
The toner image ta formed on the photosensitive drum 1 in this way is electrostatically transferred tb onto the transfer material P by the transfer charging blade 7d.
[0123]
The transfer belt 7a also serves as a means for transporting the transfer material P from the transfer portion 7e to the fixing device 6. The transfer material P that has passed through the transfer portion 7e is separated from the surface of the rotating photosensitive drum 1 and fixed on the transfer belt 7a. It is conveyed and introduced into the device 6.
[0124]
(7) Cleanerless system and effect of conductive particles m
The printer A of this example does not include a dedicated cleaning device for removing the transfer residual toner remaining on the surface of the rotating photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image to the transfer material P, and the developing device 4 has the photosensitive drum 1. This is a cleaner-less system that also serves as a cleaning means for collecting the residual transfer toner remaining on the surface. In this case, the transfer efficiency is improved to reduce the residual transfer toner, and the magnetic brush charger is contaminated. By preventing the resistance from increasing, it is possible to maintain a good image output without image defects such as positive ghost over a long period of time.
[0125]
This will be described mainly based on the model diagram of FIG. In FIG. 2, the toner t and the conductive particles m are drawn with exaggerated particle sizes with respect to the magnetic particles for charging and the developing carrier for easy understanding.
[0126]
a) Cleanerless system
(1). The untransferred toner tc remaining on the surface of the rotary photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image to the transfer material P is a contact portion between the photosensitive drum 1 and the magnetic brush portion 3c of the magnetic brush charger 3 by the subsequent rotation of the photosensitive drum 1. To the charging unit n1.
[0127]
(2). In this charging portion n1, the surface of the photosensitive drum 1 is rubbed by the magnetic brush portion 3c of the magnetic brush charger 3, so that the transfer residual toner tc carried to the charging portion n1 is disturbed on the surface of the photosensitive drum 1.・ The pattern of the transfer remaining when it is moved is scraped, and among the remaining transfer toner tc, the one whose charge polarity is reversed by the peeling discharge during transfer (inverted from negative to positive in this example) is charged. In the portion n1, the surface is moved and mixed from the photosensitive drum 1 surface side to the magnetic brush portion 3c side by the electric attractive force by the charging bias applied to the magnetic brush charger 3, and is temporarily recovered, that is, the photosensitive drum 1 surface. In the charging unit n1, the photosensitive drum surface portion under the untransferred toner is also charged.
[0128]
Among the remaining transfer toner, the toner whose polarity is not reversed has a charging potential generally lower than the charging bias applied to the magnetic brush charger 3, and therefore is not collected by the magnetic brush portion 3c and is not collected by the surface of the photosensitive drum 1. It is disturbed and moved above and passes through the charging part n1.
[0129]
(3). The transfer residual toner having a reversed charge polarity, which is temporarily collected after being transferred / mixed to the magnetic brush portion 3c side of the magnetic brush charger 3, is friction with the charging magnetic particles constituting the magnetic brush layer 3c. The electrification results in a recharged state with a normal charging polarity (negative polarity in this example), and the magnetic brush charger 3 is discharged onto the photosensitive drum 1 by an electric repulsive force due to a charging bias applied.
[0130]
(4). Then, as in (2) above, the untransferred toner whose polarity is not reversed, which has been disturbed and moved on the surface of the photosensitive drum 1 without being collected by the magnetic brush unit 3c in the charging unit n1 and passed through the charging unit n1. (Negative polarity) and the polarity is reversed as in (3) above, so that the charging portion n1 is temporarily recovered by the magnetic brush portion 3c and recharged to the normal charging polarity. Any untransferred toner (negative polarity) discharged to the toner is carried to the developing unit n2 which is the opposing part of the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 41 of the developing device 4 by the subsequent rotation of the photosensitive drum 1, and the developing device. 4 is collected at the fog removal potential Vback (development simultaneous cleaning).
[0131]
b) Effects of the conductive particles m
(1). As described above, an appropriate amount of conductive particles m is supplied to the magnetic brush portion 3c of the magnetic brush charger 3 by the conductive particle supply means 31.
[0132]
By supplying an appropriate amount of conductive particles m to the magnetic brush portion 3c of the magnetic brush charger 3, the mixed conductive particles m supplied to the magnetic brush portion 3c are obtained from the charging magnetic particles constituting the magnetic brush portion 3c. However, since the magnetic restraint force by the magnet roller 3a is weak (there is no magnetic restraint force when the conductive particles m are non-magnetic), it is separated little by little from the magnetic brush portion 3c and supplied to the surface of the rotating photosensitive drum 1 little by little. Is done.
[0133]
For this reason, when image formation is repeated, the peripheral surface of the photosensitive drum 1 is thinly covered with the conductive particles m.
[0134]
Thus, when the surface of the photosensitive drum 1 is thinly covered with the conductive particles m, the contact state force between the surface of the photosensitive drum 1 and the toner image ta formed on the surface of the photosensitive drum. Is weakened and the transfer efficiency of the toner image to the transfer material P side at the transfer portion 7e is increased, so that the residual transfer toner tc carried to the magnetic brush charger 3 side can be reduced.
[0135]
Further, the contact state force between the surface of the photosensitive drum 1 and the transfer residual toner tc on the surface of the photosensitive drum is also weakened, and the magnetic brush portion of the transfer residual toner in the charging portion n1 in (2) of the above a). Thus, disturbance and movement due to the rubbing and peeling off from the photosensitive drum 1 surface side to the magnetic brush portion 3c side are facilitated.
[0136]
Thus, since the conductive particles m are present on the magnetic brush portion 3c and the photosensitive drum 1 of the magnetic brush charger 3, the amount of the transfer residual toner tc is small and charge injection to the conductive particles m is performed. By sufficiently charging the photosensitive drum surface portion under the toner, generation of positive ghost can be prevented.
[0137]
(2). Further, by supplying an appropriate amount of conductive particles m to the magnetic brush portion 3c of the magnetic brush charger 3, toner or a photosensitive drum is applied to the charging magnetic particles constituting the magnetic brush portion 3c, the surface of the sleeve 3b, and the like. Such as when resin components such as resin additives and external additives are fused, or when a large amount of untransferred toner is mixed in the magnetic brush portion 3c and cannot be discharged onto the photosensitive drum 1 sufficiently. The effect that the charging ability can be prevented from being lowered due to the entire or partial resistance increase of the charger 3 is obtained, and the durability is greatly improved.
[0138]
FIG. 5 shows the transition of the difference between the saturation potential and the potential that can be charged in the first round (ΔV) with respect to the number of durable sheets. There is a large difference in durability between A when the conductive particles m are supplied and B when the conductive particles m are not supplied. Has occurred.
[0139]
In order to increase the recovery efficiency of the transfer residual toner tc from the photosensitive drum 1 surface side to the magnetic brush charger 3 side, that is, the removal efficiency, the transfer residual toner tc is normally charged between the transfer portion 7e and the magnetic brush charger 3. It is also effective to provide charging means for charging in the opposite polarity.
[0140]
<Example 2> (FIG. 6)
In the first embodiment, the charging bias for the magnetic brush charger 3 is only a DC voltage of −650 V (DC bias application method), but the charging bias applied to the magnetic brush charger 3 is transferred by the charger 3. In order to further improve the recovery efficiency of the remaining toner, that is, the stripping efficiency and the charging uniformity, it is desirable to superimpose an alternating voltage on the DC voltage (AC bias application method).
[0141]
This embodiment is an example of the AC bias application method. That is, in Example 1, the charging bias for the magnetic brush charger 3 is set.
DC voltage: -650V
Alternating voltage: Frequency 1000Hz, amplitude 700V
Is the vibration voltage superimposed. The peripheral surface of the rotating photosensitive drum 1 is charged by contact injection at approximately −650V.
[0142]
Other device configurations and setting conditions are the same as those in the first embodiment.
[0143]
Including an alternating voltage in the charging bias of the magnetic brush charger 3 greatly improves the charging ability ΔV (the difference between the saturation potential and the potential that can be charged in the first week), and in addition, the photosensitive drum in the charging unit n1. The effect of peeling off the untransferred toner during charging from the 1 side to the magnetic brush charger 3 side is greatly enhanced.
[0144]
As an alternating voltage setting condition, an effect can be obtained by setting the frequency to about 200 to 8000 Hz and the amplitude to about 200 to 1500 V.
[0145]
FIG. 6 shows the saturation potential and the potential that can be charged in the first round for the durable number of C when the conductive particles m are supplied to the magnetic brush charger 3 and D when the conductive particles m are not supplied in the case of the above AC bias application method. This is the transition of the difference (ΔV).
[0146]
As can be seen from FIG. 6, in the case of the AC bias application method in which the conductive particles m are supplied to the magnetic brush charger 3 and a charging bias in which an alternating voltage is superimposed is applied, C is almost free from deterioration in charging ability. Chargeability is possible for a long time.
[0147]
<Example 3> (FIGS. 7 and 8)
In the first and second embodiments, the supply of the conductive particles m to the magnetic brush charger 3 is a fixed replenishment method at a rate of 0.05 g per 100 output sheets. The conductive particles m were replenished while changing and adjusting the replenishment amount with time so as to be constant.
[0148]
In this embodiment, as in the first embodiment, a DC bias application method in which the charging bias applied to the magnetic brush charger 3 is only a DC voltage of −650V is adopted.
[0149]
Other device configurations, setting conditions, and the like are the same as those in the first embodiment.
[0150]
FIG. 7 shows the change over time of the replenishment amount (per 100 outputs) of the conductive particles m to the magnetic brush charger 3 in this embodiment. As the endurance progresses, the replenishment amount increases slightly. This is because the magnetic brush charging is caused by contamination of the magnetic brush charger 3 due to fusion of resin components such as toner or adhesion of external additives to the magnetic particles constituting the magnetic brush portion 3c of the magnetic brush charger 3. This corresponds to the increase in resistance of the vessel 3.
[0151]
By performing such conductive particle m-replenishment amount control, as shown in FIG. 8, the difference (ΔV) between the saturation potential and the potential that can be charged in the first round with respect to the durable number is determined as the conductive particle m- of Example 1. It is possible to suppress fluctuations smaller than in the case of quantitative replenishment.
[0152]
<Others>
1) The present invention is not limited to the embodiments 1 to 3 described above, and image formation in which the developing means also serves as a cleaning means for the first image carrier after the toner image is transferred to the second image carrier. The apparatus includes all configurations in which means for supplying the conductive particles m to the contact charging means is provided.
[0153]
2) The surface resistance of the photosensitive member as the first image carrier is 109 -1014Having a low resistance layer of Ω · cm is desirable from the standpoint of preventing the generation of ozone because charge injection can be realized. However, organic photoreceptors other than those described above are sufficiently effective in preventing the increase in resistance of the charger. It is done.
[0154]
3) As the electrostatic latent image developing method, only the two-component developing method has been described in the first to third embodiments, but other developing methods are also effective. A reversal development method or a regular development method may be used. Preferably, one-component contact development or two-component contact development in which the developer is developed in contact with the photoreceptor is more effective in enhancing the simultaneous recovery effect during development.
[0155]
The toner particles in the developer may be pulverized toner or the like. More preferably, when polymerized toner is used, the above one-component contact development and two-component contact development are of course one-component non-contact. In other development methods such as development and two-component non-contact development, a sufficient recovery effect of the transfer residual toner can be obtained.
[0156]
4) The magnetic brush charger 3 uses a so-called sleeve rotation type charger having a magnet roller 3a-fixed, non-magnetic sleeve 3b-rotation, but is not limited to this charger configuration. System and magnet for rotating roller 3arollerEven in a system in which the magnet roller itself rotates with the configuration of only 3a, the roller surface can be used by conducting a conductive treatment or the like.
[0157]
5) As a waveform of the AC bias component when the charging bias is applied to the magnetic brush charger 3 by the AC bias application method, a sine wave, a rectangular wave, a triangular wave, or the like can be used as appropriate. The AC bias includes a rectangular wave voltage formed by, for example, periodically turning on and off a DC power supply. To control the AC bias at this time, the peak-to-peak voltage may be controlled. In this way, the AC bias can be a bias whose voltage value periodically changes.
[0158]
The same applies to the AC bias when an AC bias component is included in the developing bias applied to the developing device.
[0159]
  6) The first image carrier may be predominantly charged by discharge.Yes.
[0160]
7) The first image carrier may be an electrostatic recording dielectric or the like. In this case, the dielectric surface is first charged uniformly to a predetermined polarity and potential, and then the electrostatic latent image corresponding to the target image information is selectively discharged by a discharging means such as a discharging needle head or an electron gun. Write form.
[0161]
8) The transfer method may be roller transfer, blade transfer, corona discharge transfer, or the like. The present invention can be applied not only to the formation of a single color image but also to an image forming apparatus that forms a multicolor or full color image by multiple transfer or the like using an intermediate transfer member such as a transfer drum or a transfer belt.
[0162]
9) Arbitrary process equipment such as the first image carrier 1, charging means 3, developing device 4 and the like is configured to be a process cartridge detachable apparatus configuration that can be detachably attached to the main body of the image forming apparatus. You can also.
[0163]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the contact charging method / cleanerless system image forming apparatus, particularly the image forming apparatus using the magnetic brush charger as the contact charging member, is improved in transfer efficiency and is a contact charging member. It is possible to prevent an increase in resistance due to contamination of the magnetic brush charger and to maintain a good image output without image defects such as positive ghost over a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration model diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment.
[Fig. 2] An enlarged model of the main part
FIG. 3 is a model diagram of a layer structure of a photosensitive drum.
FIG. 4 is a diagram for explaining the procedure for measuring the charge amount of toner.
FIG. 5 is a graph showing fluctuations in charging ability accompanying durability of the magnetic brush charger in Example 1.
FIG. 6 is a graph showing a change in charging ability with durability of the magnetic brush charger in Example 2.
7 is a transition graph of the amount of conductive particles replenished in Example 3. FIG.
FIG. 8 is a graph showing fluctuations in charging ability accompanying durability of the magnetic brush charger in Example 3.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a conventional example of an image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
A printer
B Image reader
1 Photosensitive drum (first image carrier)
2 Laser exposure means
3 Magnetic brush charger (contact charging member)
31 Conductive particle supply means (sponge roller)
m conductive particles
5 Paper cassette
6 Fixing device
7 Transfer device
8 Output tray
P transfer material (second image carrier)

Claims (11)

第1の像担持体を帯電する帯電手段と、該第1の像担持体の帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、該トナー像を第2の像担持体に転写する転写手段を備え、前記現像手段は第2の像担持体に対してトナー像が転写された後の第1の像担持体上の転写残りトナー粒子を回収するクリーニング手段も兼ね、第1の像担持体は繰り返して作像に供される画像形成装置において、
前記帯電手段は、磁性粒子を磁界発生手段の磁気力により磁気ブラシとして前記像担持体に接触させて帯電をする接触帯電手段であり、
前記磁性粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい非磁性導電粒子を、前記磁気ブラシに対して供給する供給手段を具備することを特徴とする画像形成装置。
Charging means for charging the first image carrier, latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the charging surface of the first image carrier, and developing means for developing the electrostatic latent image as a toner image And transfer means for transferring the toner image to the second image carrier, and the developing means transfers the toner image onto the first image carrier after the toner image is transferred to the second image carrier. In the image forming apparatus that also serves as a cleaning unit that collects remaining toner particles, and the first image carrier is repeatedly used for image formation,
The charging means is a contact charging means for charging the magnetic particles by bringing them into contact with the image carrier as a magnetic brush by the magnetic force of the magnetic field generating means,
An image forming apparatus comprising supply means for supplying nonmagnetic conductive particles having an average particle size smaller than the average particle size of the magnetic particles to the magnetic brush.
前記磁気ブラシに供給される導電粒子は平均粒径10nm以上であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the conductive particles supplied to the magnetic brush have an average particle diameter of 10 nm or more. 前記磁気ブラシに供給される導電粒子の体積抵抗は、接触帯電手段の磁性粒子の体積抵抗以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。The volume resistivity of the conductive particles to be supplied to the magnetic brush, the image forming apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that less volume resistivity of the magnetic particles of the contact charging means. 前記磁気ブラシに供給される導電粒子は白色系であることを特徴とする請求項1ないしの何れか1つに記載の画像形成装置。The conductive particles are supplied to the magnetic brush image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is white. 前記第1の像担持体が表面に抵抗10〜1014Ω・cmの材質からなる層を有することを特徴とする請求項1ないしの何れか1つに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized by having a layer made of a material of said first image carrier is resistant to surface 10 9 ~10 14 Ω · cm. 前記第1の像担持体が感光層、及び表面層を有し、該表面層が樹脂及び導電性微粒子を有することを特徴とする請求項1ないしの何れか1つに記載の画像形成装置。Said first image bearing member photosensitive layer, and has a surface layer, an image forming apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said surface layer has a resin and conductive fine particles . 前記導電性微粒子がSnOであることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 6 , wherein the conductive fine particles are SnO 2 . 前記第1の像担持体が非晶質のシリコンを有する表面層からなることを特徴とする請求項1ないしの何れか1つに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 7 wherein the first image bearing member is characterized by comprising a surface layer having an amorphous silicon. 前記接触帯電手段に対して印加されるバイアスは、直流電圧に対して交番電圧が重畳されたバイアスであることを特徴とする請求項1ないしの何れか1つに記載の画像形成装置。The bias applied to the contact charging means, an image forming apparatus according to any one of claims 1 to 8, characterized in that a bias alternating voltage is superimposed on DC voltage. 前記現像手段は、現像剤が第1の像担持体に対して接触した状態で静電潜像のトナー現像が行なわれる接触現像方式であることを特徴とする請求項1ないしの何れか1つに記載の画像形成装置。The developing unit is any one of claims 1, wherein the developer is a contact developing method in which toner development of the electrostatic latent image is made in contact with the first image carrier 9 The image forming apparatus described in 1. 前記潜像形成手段は第1の像担持体の帯電面に対する像露光手段であることを特徴とする請求項1ないし10の何れか1つに記載の画像形成装置。The latent image forming means image forming apparatus according to any one of claims 1 to 10, characterized in that an image exposure means to the charging surface of the first image bearing member.
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