JP3959184B2

JP3959184B2 - Charging member, charging device and image forming apparatus

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Publication number: JP3959184B2
Application number: JP25973998A
Authority: JP
Inventors: 由美子岸; 雅史門永; 久雄黒須; 剛男山口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1998-09-14
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2018-09-14
Also published as: JP2000089543A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被帯電体を帯電処理するための、接触式の帯電部材、該帯電部材を用いた帯電装置、該帯電部材ないしは帯電装置を具備した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、電子写真や静電記録方式の画像形成装置においては、電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体の帯電手段としては非接触系であるコロナ帯電器が多用されていた。これは、該コロナ帯電器を像担持体に非接触に対向させて配設し、高電圧（例えば、５〜８ｋＶ）を放電ワイヤ（金属ワイヤ）に印加して、放電ワイヤの周辺に気体放電を生じさせ、その際発生する電荷イオン下に像担持体を曝すことで電荷イオンが吸着され、帯電が行われる。
【０００３】
このような従来の画像形成装置に用いられているコロナ帯電器は、被帯電体と機械的に接触することなく帯電させることができるため、帯電時に被帯電体を傷付けることがないという利点を有している。しかしながら、このコロナ帯電器は、放電ワイヤが露出しているという構造上、感電やリークの危険が伴なうこと、気体放電により被帯電体の表面が劣化し寿命が短くなること、また、気体放電に伴って発生するオゾンが人体に有害であることなどの欠点を有している。さらに、コロナ帯電器による帯電電位は温度、湿度に強く影響されるので、不安定であるという問題もある。また、通信端末機や情報処理装置のプリンタ内部に組み込まれる場合には、高電圧によるノイズ発生が大きな欠点となっている。
【０００４】
さらに、近年は、エコロジーが注目されるにつれて、低オゾン・低電力等の利点を有することから、上記コロナ帯電器のような非接触系である帯電装置に代わって、接触系の接触帯電装置が実用化されてきている。接触帯電装置としてはゴムローラ、固定ブラシ、ロール形状のファーブラシ、磁気ブラシなど、様々な部材がある。
【０００５】
例えば、接触部材としてローラを用いたローラ帯電方式は、特開昭６３−１４９６６９号公報等に開示されているように、帯電安定性が良好であるという利点を有するが、このような接触帯電においても、その本質的な帯電機構は接触帯電部材から被帯電体への放電現象を用いているため、微量のオゾンは発生する。また、環境の変化による帯電ローラ及び被帯電体の電気抵抗の変動により被帯電体の表面電位も変動が起こりやすく、さらに、放電による被帯電体表面の劣化等が顕著になり新たな問題点となっている。
【０００６】
そこで、環境変動の少ない接触帯電方式として特開平６−３９２７号公報、特願平５−６６１５０号等に、導電性の接触帯電部材に電圧を印加し、被帯電体の表面にあるトラップ準位に電荷を注入する電荷注入帯電方式が開示されている。
【０００７】
上記電荷注入帯電方式で用いられる接触帯電部材としては、磁気ブラシやファーブラシ等が用いられるが、ファーブラシは、長期使用、長期放置による毛倒れが生じた場合に帯電性が悪化してしまうという不具合がある。
また、電荷の授受を妨げないように帯電部材の抵抗はより低い方が好ましいが、接触帯電方式の場合、被帯電体上に傷やピンホール等の低圧欠陥部があり、かつ、帯電部材の抵抗が低いとリーク電流が生じ、電源電圧が降下して帯電不良となる。このため、実用上は帯電部材がある程度以上の抵抗を保持している必要がある。一方で、抵抗が高すぎると、帯電に必要な電流を流すことができず、電荷の注入性が落ちてしまうので、帯電部材を早回しする等の手段を用いて、帯電部材と被帯電体との接触機会を増やし、電荷の注入能力を確保する必要がある。
【０００８】
以上のように、注入帯電方式に用いる帯電部材としては、被帯電体と密に接触でき、かつ、被帯電体に対して周速差を持つことが可能な部材という観点から、磁気ブラシ、磁性流体などの磁気拘束系の帯電部材（磁気ブラシ帯電部材）が適している（特開昭５９−１３３５６９号、特開平４−２１８７３号、特開平４−１１６６７４号公報参照）。
【０００９】
磁気ブラシ帯電部材は、担持体に磁性粒子を磁気力で拘束して磁気ブラシとして付着させたもので、該磁気ブラシを被帯電体に接触させ、電圧を印加して被帯電体の帯電を行うものである。より具体的には、
▲１▼．磁気ブラシ担持体が回転可能なスリーブであり、該スリーブ内に配設した固定のマグネットロール（磁石）の磁気力で磁性粒子がスリーブ外面に拘束されて磁気ブラシとして付着保持されている形態のもの（スリーブ型）、
▲２▼．磁気ブラシ担持体が回転可能なマグネットロールであり、該ロールの外面に直接に磁性粒子が磁気力で拘束されて磁気ブラシとして付着保持されている形態のもの（磁性ローラ型）などである。
【００１０】
図１は、上記▲１▼のスリーブ型の磁気ブラシ帯電部材２ないしは帯電装置の構成模型図である。
【００１１】
２１は、磁気ブラシ担持体としてのアルミニウム等の非磁性の導電性スリーブ（電極スリーブ、導電スリーブ、帯電スリーブなどと称される）である。
【００１２】
２２は、スリーブ２１内に挿入配設した磁界発生手段としてのマグネットロールである。Ｎ・Ｓは該ロールの着磁部である。このマグネットロール２２は、非回転の固定部材であり、該マグネットロール２２の外回りをスリーブ２１が同心に矢示時計方向ｂに不図示の駆動機構で所定の周速度にて回転駆動される。
【００１３】
２３は、導電性の磁性粒子（以下、キャリアと記す）であり、スリーブ２１の外周面にスリーブ内部のマグネットロール２２の磁気力で拘束されて磁気ブラシ（導電磁気ブラシ）Ｂとして付着保持されている。
【００１４】
キャリア２３は、マグネットロール２２の磁気拘束力によりスリーブ２１の外面上で磁気的な穂立ちを形成し、これが集まってブラシ形状となっている。
【００１５】
Ｓ１は、スリーブ２１に対する帯電バイアス印加電源である。
【００１６】
１は、被帯電体であり、例えば、矢示の時計方向ａに所定のプロセススピードをもって回転駆動されるドラム型電子写真感光体である。
【００１７】
磁気ブラシ帯電部材２は、磁気ブラシＢを被帯電体１の面に接触させて帯電ニップ部（接触ニップ部）Ｄを形成させた状態にして配置される。
【００１８】
磁気ブラシＢは、スリーブ２１の回転に伴って同じ方向に回転搬送され、帯電ニップ部Ｄにおいて感光体１面を摺擦し、電源Ｓ１からスリーブ２１を介して磁気ブラシＢに印加された帯電バイアスにより、被帯電体としての感光体１面が接触方式で帯電処理される。帯電ニップ部Ｄにおいて、スリーブ２１の回転方向、それに伴う磁気ブラシＢの回転搬送方向は被帯電体としての感光体１の回転方向に対してカウンター方向としてある。また、帯電ニップ部Ｄにおいて、スリーブ２１及び磁気ブラシＢは静止した状態で、感光体１のみを回転させても良い。
【００１９】
スリーブ２１は、磁気ブラシＢの担持機能、搬送機能、帯電バイアス印加電極機能を担っている。
【００２０】
図２は、前記▲２▼の磁性ローラ型の磁気ブラシ帯電部材２ないしは帯電装置の構成模型図である。
【００２１】
マグネットロール２２は、駆動及び給電を兼ねた中心芯金２４を中心に矢示の時計方向ｂに不図示の駆動機構にて所定の周速度にて回転駆動される。マグネットロール２２の外周面は帯電バイアス印加電極（給電面）としての導電層２５で被覆してある。その導電層２５の外周面にキャリア２３をマグネットロール２２の磁気力で拘束して磁気ブラシＢとして付着保持させたものである。
【００２２】
磁気ブラシＢは、マグネットロール２２の回転に伴って同方向に回転搬送され、帯電ニップ部Ｄにおいて感光体１面を摺擦し、電源Ｓ１からマグネットロール２２の中心芯金２４に印加された帯電バイアスにより、被帯電体としての感光体１面が接触帯電処理される。マグネットロール２２の外周面に設けた導電層２５は磁気ブラシＢに帯電バイアスを安定して均一に給電する役目をする。
【００２３】
ところが、上述の図１や図２のような磁気ブラシ帯電部材２は、磁気ブラシＢが上記スリーブ２１又は導電層２５の表面にランダムに形成されるため、磁気ブラシＢの穂立ちの高さや穂間距離にばらつきが生じ、磁気ブラシＢに疎な部分が発生する。注入帯電にあっては、磁気ブラシＢと被帯電体１とが接触している帯電ニップ部Ｄで磁気ブラシＢに疎な部分が存在すると、被帯電体１にキャリア２３が接触しない部分ができて未帯電領域が発生したり、異常放電（火花放電）が発生するという不具合があった。
【００２４】
そして、例えば、この磁気ブラシ帯電部材２を、画像形成装置である電子写真式複写機等で用いた場合には、未帯電領域のある被帯電体としての感光体を使用すると、アナログ方式では画像部に白く抜けた部分が発生し、デジタル方式では非画像部にトナーが現像されるなど、それぞれ異常画像が発生してしまう。
また、異常放電が発生した場合には、感光体表面の放電部分だけ帯電電位が非常に高くなってしまい、放電部分の周辺が通常電位に帯電されていても、電位差が発生するため、アナログ方式ではこの放電部分にトナーが集中して付着し、その周辺部がリング状に白く抜けた画像が発生してしまう。また、デジタル方式では、画像部の電位が十分に下がらず、白く抜けた画像が発生してしまう。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、磁気ブラシの疎な部分の発生を防止し、被帯電体の帯電不良を防止するとともに、異常放電を防止することのできる磁気ブラシ帯電部材、該帯電部材を用いた帯電装置、該帯電装置を具備した装置を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、担持体に磁性粒子を磁気力で拘束し磁気ブラシとして付着保持させ、該磁気ブラシを被帯電体に接触させ、該担持体に電圧を印加して被帯電体を帯電する帯電部材を備えた帯電装置において、上記帯電部材として、導電性担持体の表面に導電性の凹凸部を有し、その凹部及び凸部の間隔は、上限値が２００μｍで、下限値が表面の凹凸部でキャリアを汲み上げて該凹凸部に沿った磁気ブラシの穂を形成できる値である範囲内であり、該凹凸部に沿って磁気ブラシが形成されることで該磁気ブラシの粗密のコントロールが可能な帯電部材を用い、上記凹凸部に沿って穂間間隔が２００μｍ以下の磁気ブラシの穂を形成することを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の帯電装置において、上記担持体面の凹部が、該担持体の軸方向に延在する複数個の溝であることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１の帯電装置において、上記担持体の凹部が、該担持体面の軸方向及び円周方向に延在する複数個の溝であることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１の帯電装置において、上記担持体面の凹凸部が、サンドブラスト処理により形成されていることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかの帯電装置において、上記磁性粒子の体積抵抗率が１０^３Ωｃｍ以下であることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかの帯電装置において、上記担持体が回転可能なスリーブであり、該スリーブ内に配設した固定マグネットロールの磁気力で磁性粒子がスリーブ外面に拘束されて磁気ブラシとして付着保持されていることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかの帯電装置において、上記担持体が回転可能なマグネットロールであり、該ロールの外面に直接に磁性粒子が磁気力で拘束されて磁気ブラシとして付着保持されていることを特徴とするものである。
請求項８の発明は、像担持体を帯電する工程を含む作像プロセスにより画像形成を実行する画像形成装置であり、像担持体の帯電装置が請求項１乃至７の何れかの帯電装置であることを特徴とするものである。
【００２７】
ここで、従来より、上記磁性粒子の汲み上げを良好に行うため、表面に凹凸を有する担持体が開発され、実用化されていたが、本発明は、上記磁気ブラシの疎密と該凹凸の間隔の関係に着目し、被帯電体の帯電不良及び異常放電の防止を目的としたものである。
【００２８】
請求項２の発明は、請求項１の帯電部材において、上記担持体面の凹凸が、該担持体の軸方向に延在する複数個の溝であることを特徴とするものである。
【００２９】
請求項３の発明は、請求項１の帯電部材において、上記担持体の凹凸が、該担持体面の軸方向及び円周方向に延在する複数個の溝であることを特徴とするものである。
【００３０】
請求項４の発明は、請求項１の帯電部材において、上記担持体面の凹凸が、サンドブラスト処理により形成されていることを特徴とするものである。
【００３１】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかの帯電部材において、上記磁性粒子の体積抵抗率が１０³Ωｃｍ以下であることを特徴とするものである。
【００３２】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかの帯電部材において、上記担持体が回転可能なスリーブであり、該スリーブ内に配設した固定マグネットロールの磁気力で磁性粒子がスリーブ外面に拘束されて磁気ブラシとして付着保持されていることを特徴とするものである。
【００３３】
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかの帯電部材において、上記担持体が回転可能なマグネットロールであり、該ロールの外面に直接に磁性粒子が磁気力で拘束されて磁気ブラシとして付着保持されていることを特徴とするものである。
【００３４】
請求項８の発明は、被帯電体に帯電部材を接触させて被帯電体を帯電する帯電装置であり、帯電部材が請求項１乃至７の何れかの帯電部材であることを特徴とするものである。
【００３５】
請求項９の発明は、像担持体を帯電する工程を含む作像プロセスにより画像形成を実行する画像形成装置であり、像担持体の帯電手段が請求項８の帯電装置であることを特徴とするものである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、複写機という）に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機の概略構成及び動作について説明する。図３は、複写機の主要部である現像ユニットの断面図である。感光体１の周囲に、接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電部材２、像露光系７、現像ローラ３、転写ローラ４、分離チヤージャー８、クリーニング前チヤージャー９、クリーニングローラ６、除電ランプ１０が配置されている。
感光体１は、像担持体として有機光導電層を有し、表面に電荷注入機能を有するドラム状の感光体（ＯＰＣ）であり、矢印の方向に回転駆動される。
磁気ブラシ帯電部材２は、前述図１で示した担持体が回転可能なスリーブタイプのものであり、感光体１の周面を所定の極性・電位に一様に帯電処理する。そして、該磁気ブラシ帯電部材２のスリーブ外周面は凹凸形状をなしている。これについては、後に詳述する。
また、現像ローラ３は、磁石ローラからなりトナーおよび磁性キャリアからなる二成分現像剤を該表面に担持して搬送する。また、現像ローラ３には、図示しない電源により、現像バイアスが印加されるようになっている。
【００３７】
以下、画像形成動作を説明する。なお、本実施形態においては、画像形成のー連のプロセスはネガポジプロセスで行う。
磁気ブラシ帯電部材２には、図示しない帯電バイアス印加電源から帯電バイアスが印加されていて、電荷注入帯電および放電によって感光体１の外周面がほぼ−７００Ｖに一様に帯電される。この感光体１の帯電面に対してレーザー光学系７により照射されるレーザー光で潜像形成（露光部電位は−１００Ｖ）が行われる。レーザー光は半導体レーザーから発せられて、高速で回転する六角柱の多面鏡（ポリゴンミラ−）によって感光体１表面を感光体１の回転方向に走査する。感光体１はレーザー光の走査速度に比較して極めて低速で回転するため、レーザー光は感光体１の表面全体を走査できる。
【００３８】
次いで、現像ローラ３に担持された現像剤により潜像が現像（印加電圧は−５５０Ｖ）されトナー像が形成される。一方、転写材（例えば紙）Ｐが図示していない給紙機構から給送され、図示してない上下一対のレジストローラで画像先端と同期をとって感光体１と転写ローラ４との間に給送され、トナー像が転写される。このとき転写ローラ４に印加される転写バイアスは＋９５０Ｖである。その後、転写材Ｐは感光体１より分離された後、定着装置５を経てコピーとして排出される。
【００３９】
現像ローラ３で現像されたトナーはほぼ全てマイナス極性に帯電されているが、転写ローラ４ではプラス電荷が供給されるため、転写残りトナーのー部には転写ローラ４から電荷が注入されて、プラス極性のトナーになる。これらのトナーに対してクリーニング前チヤージャー（以下ＰＣＣという）９がマイナスコロナを供給し、トナーはマイナスに再帯電する。このようにトナーにおける電荷は外部の電位差、チャージによりすりすばやくその帯電挙動を変化させうることが必要であり、トナーの外部電場に対する帯電挙動の応答速度がプロセス全体の速度向上や、画像の安定性に必要である。以上のような動作で画像が形成される。
【００４０】
１枚分の画像が形成されると、クリーニングローラ６は回転方向及び速度の少なくともー方が切り替わり、同時に負極性のバイアスが印加され、回収したトナーが感光体１に排出される。排出されたトナーは感光体１の回転に伴って現像領域に搬送される。現像ローラ３には正極性のバイアスが印加される。現像領域では、現像ローラ３の磁気ブラシが感光体１上のトナーに衝撃力を与え、現像ローラ３に印加したバイアスによりトナーを回収する。以上の動作によりトナーのリサイクルが実現される。
【００４１】
この装置においては現像装置、クリーニング装置がそれぞれニつのモードで動作することが特徴である。複雑な機構を必要としないという大きな利点があるが、画像形成とトナー回収の動作を完全に分けることにより、画像形成の間隔が長くなるという問題がある。
そこで、感光体１上に形成されたトナー像の後端に相当する領域がクリーニングローラ６を通過する前に、クリーニングローラ６が切り替わるようにする。
画像領域と転写残トナー排出領域が各ユニットを通過する。感光体１とクリーニングローラ６の接触領域では、クリーニングローラ６に印加されるバイアス電圧とローラの回転ははじめはトナーを回収する条件に設定されているが、画像領域通過途中でトナーを排出する条件に切り替わる。残りの部分の転写残トナーはＰＣＣにより負極性に帯電されるが、負極性のバイアスが印加されているクリーニングローラ６には回収されず、そのまま通過する。このときクリーニングローラ６に付着しているトナーは感光体１に転移される。
【００４２】
画像の後端が通過すると同時かその直後、クリーニングローラ６からのトナーの排出を終了させる。連続して次の画像を形成する場合は、排出トナーの後端が帯電ローラの下を通過したのち、帯電ローラが感光体１に接触し、画像形成モードが繰り返される。
【００４３】
ここで、磁気ブラシ帯電部材２及び転写ローラ４は感光体１と接触してそれぞれの機能を果たすが、感光体１の上に付着したトナーで汚れるという問題がある。この対策として、記録終了後あるいは所定枚数毎に、バイアスを印加したり感光体１に強く接触させることによって付着したトナーを感光体１に戻すプロセスを実行することが望ましい。
【００４４】
また、磁気ブラシ帯電で用いられる磁気ブラシ帯電部材２の基体には、断面形状が円形の、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属製の中実円柱又は中空円筒を使用する。
【００４５】
次に、本実施形態で用いた接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電部材２について詳しく説明する。磁気ブラシ帯電部材２は、前述図１のものと同様にスリーブタイプのものである。
すなわち、磁気ブラシＢを構成するキャリア２３を保持する担持体を回転可能な非磁性の導電性スリーブ２１とし、該スリーブ２１内に配設した固定マグネットロール２２の磁気力でキャリア２３を導電性スリーブ２１外面に拘束させて磁気ブラシＢとして付着保持させたものである。
【００４６】
上記磁気ブラシＢを感光体１との間の帯電ニップＤを形成させて接触させ、導電性スリーブ２１を感光体１表面に対してカウンター方向に回転させる。磁気ブラシＢは導電性スリーブ２１が回転することにより同方向に回転して磁気ブラシを構成するキャリア２３が搬送され、キャリアが次々に感光体１表面に接触する。
【００４７】
次に、キャリア（磁性粒子）２３について説明する。
磁気ブラシＢを構成するキャリア２３としては、感光体１表面へのダメージを軽減するために、球形の粒子を用いるのが望ましい。平均粒径は、１５０μｍ以下のものが好ましい。但し、大きすぎると最密状態に配置してあっても曲率半径が大きく、感光体１と接触していない面積が増え不均一な帯電の原因となったり、あまり小さすぎると、交流電圧を印加する場合には、粒子が動きやすくなって粒子間の磁力を上回り、粒子が飛散してキャリア付着の原因となってしまうので、３０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。さらに、キャリア２３の体積抵抗率としては、低すぎると帯電バイアス印加時にキャリア２３に電荷が注入され、感光体１面へのキャリア付着を起こしたり、帯電バイアス電圧により感光体１の絶縁破壊を起こしたりするため、１０³Ωｃｍ以上のものを使用する。
【００４８】
ここで、従来の導電性スリーブ２の表面には磁気ブラシＢがランダムに形成され、磁気ブラシＢの穂立ちの高さや穂間距離にばらつきが生じ、磁気ブラシＢに疎な部分が発生していた。注入帯電にあっては、磁気ブラシＢと被帯電体１とが接触している帯電ニップ部Ｄで磁気ブラシＢに疎な部分が存在すると、感光体１にキャリア２３が接触しない部分ができ、感光体１に未帯電領域を発生させてしまう。そして、このような感光体１を用いて画像形成を行った場合、最終的な出力画像に異常画像が発生してしまう。
また、導電性スリーブ２から異常放電（火花放電）が発生し、やはり出力画像に異常画像が発生してしまうという不具合があった。
【００４９】
そこで、本発明者らは、まず上記異常放電の原因を突き止めるため、導電性スリーブ２１表面に形成される磁気ブラシＢを観察したところ、磁気ブラシＢが疎になった部分が発生すると放電が起こりやすくなることがわかった。
図４の、磁気ブラシＢのモデルを用いて、異常放電の発生原因を説明する。ここでは例として３本の穂を示してある。図の上側が導電性スリーブ２１の表面であり、下側が感光体１の表面である。３本の穂は、それぞれ円錐状に形成されており、図中Ａで示した部分が磁気ブラシＢの疎な部分である。そして、この疎な部分Ａにある短い穂Ｅの穂先では電界強度が非常に強くなるため、異常放電が発生するのである。
【００５０】
そこで、次に本発明者らは、図４のモデルを用いて、穂間距離ｘをパラメータにとり、短い穂Ｅの先端の電界強度をシミュレーションによって算出した。この結果を、図５のグラフに示す。縦軸に電界強度を、横軸に穂間距離ｘを示してある。グラフより、電界強度が５Ｅ１０⁶Ｖ／ｍのとき、すなわち、穂間距離ｘが２００μｍを超えると放電が開始されることがわかった。シミュレーションにおいては、スリーブ２１に１４００Ｖを印加、感光体１の裏面をアース接地し、キャリア２３の平均粒径を５０μｍ、体積抵抗率を１０⁵Ωｃｍとして計算した。なお、体積抵抗率が大きい程電界強度が大きくなり、放電が起こりやすくなるといえるが、体積抵抗率１０⁵Ωｃｍ以上では大きな変化は見られなかった。
【００５１】
上記の結果より、本実施形態においては、上記スリーブ２１上に、穂間距離ｘが２００μｍ以下の磁気ブラシＢを形成するために、スリーブ２１表面全体に凹凸を形成し、その凹凸の間隔を２００μｍ以下になるよう構成した。この構成によると、磁気ブラシＢの穂は、凹凸に沿って形成されるので、穂間距離ｘを２００μｍ以下にすることができ、異常放電の発生を防止できる。
また、この構成によれば、スリーブ２１表面全体に凹凸が形成されているので、スリーブ上にランダムに穂が形成されることはなく、磁気ブラシＢの疎密のコントロールも可能となる。したがって、上述したような、磁気ブラシＢの疎な部分の発生による、感光体１の帯電不良の問題も同時に解決することができる。
【００５２】
以下、本実施形態における導電性スリーブ２１表面の凹凸形成方法について説明する。
図６及び図７に、導電性スリーブ２１表面に形成した凹凸の例を示す。図６に示す例は、導電性スリーブ２１表面に、該スリーブ２１の軸方向に延びる複数の溝を形成したものであり、図７に示す例は、該スリーブ２１の軸方向及び円周方向に延びるそれぞれ複数の溝を形成したものである。
【００５３】
導電性スリーブ２１表面に凹凸を形成する方法としては、切削加工、引き抜き（ＤｉｒｅｃｔＩｒｏｎｉｎｇ、Ｄ−Ｉ）工法、サンドブラスト処理等がある。本実施形態の図６で示したスリーブ軸方向に延びる複数の溝は、引き抜き工法の１工程のみで形成したものであり、簡単に、かつ、安価に凹凸を形成できる面で有利である。また、図７で示したスリーブ軸方向及び円周方向に延びるそれぞれ複数の溝は、引き抜き工法と切削加工を組み合わせて形成したものである。このような溝は、凹凸の間隔を正確に制御できるので、磁気ブラシＢの形成をコントロールするという面においては、非常に有利となる。
【００５４】
また、サンドブラスト処理により表面を粗面化処理し凹凸を形成する場合には、ブラスト面粗さの支配要因として、使用する砥粒種・番手、砥粒を噴出させる際のノズル径、ノズル−ワーク間距離、エアー圧力、ワーク回転数、ブラスト時間等を考慮する。特に、微細凹凸面を形成させるためには、砥粒種・番手とエアー圧力の影響が大である。砥粒種には、不定形アルミナ・炭化珪素や球形ガラスビーズ等があげられるが、均一微細凹凸面を形成するためには、中でも球形ガラスビーズが有効である。このようなサンドブラスト処理によれば、上記引き抜き工法及び切削加工に比して、１００μｍ以下の細かい凹凸を形成することができるというメリットがある。
【００５５】
なお、上記導電性スリーブ２１表面に形成する凹凸の間隔の下限値は特に設定しないが、キャリア２３を充分に汲み上げられる程度に設定すればよい。
【００５６】
上記の方法により、図６及び図７で示した溝の間隔ａ，ｂ，ｃ，ｄをそれぞれ変化させ、下表１の８種類の導電性スリーブ２１を形成した。そして、実際に各導電性スリーブ２１を用い、図３で示した現像ユニットを搭載したリコー製複写機Ｉｍａｇｉｏ５３０改造機にて画像形成を行った。このとき、導電性スリーブ２１に−９００Ｖの直流バイアスに、ピーク間電圧１０００Ｖ、周波数５ｋＨｚの交流バイアスを重畳して帯電を行ったあと、露光を行わずに、極性がプラスのトナーで現像を行った。下表１、出力画像の評価結果を示す。
【表１】

【００５７】
表１から、図６及び図７で示した溝の間隔ａ，ｂ，ｃ，ｄがそれぞれ２００μｍ以下であれば、出力画像に白抜け部分が発生することなく、良好な画像が得られることわかる。
【００５８】
すなわち、実施例１乃至３の図６で示した構成によれば、導電性スリーブ２１の軸方向に延びる溝に沿って穂が形成されるので、該スリーブ２１の円周方向の穂間距離ｘが２００μｍ以下となるので、異常放電の発生を防止することができる。また、円周方向の磁気ブラシＢの疎密がコントロールされるので、感光体１の帯電不良を防止することができる。
【００５９】
また、実施例４乃至６の図７で示した構成によれば、導電性スリーブ２１の軸方向及び円周方向の穂間距離ｘがそれぞれ２００μｍ以下となるので、異常放電の発生防止に対してより効果的となる。また、導電性スリーブ２１の軸方向及び円周方向の磁気ブラシの疎密がコントロールされるので、感光体１の帯電不良をより効果的に防止することができる。
【００６０】
なお、本実施形態においては、磁気ブラシ帯電部材２として、回転可能な導電性スリーブ２１を使用したが、回転可能なマグネットロールに直接キャリアを付着させた構成の磁性ローラ型の磁気ブラシ帯電部材を用いてもよい。この場合、磁気ブラシＢを構成するキャリアを保持させる担侍体としてのマグネットロールの外周面に塗布・乾燥してコート層を形成させ、上記と同様な方法で凹凸を形成することができる。また、マグネットロール形成時に、凹凸を形成しても良い。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１乃至５の発明によれば、磁気ブラシが担持体面の凹凸に沿って形成されるので、穂間距離ｘを２００μｍ以下にすることができる。したがって、穂先の電界強度が高くなりすぎるのを防ぐので、該磁気ブラシの異常放電の発生を防止することができる。
また、この構成によれば、担持体上にランダムに穂が形成されることはなく、磁気ブラシＢの疎密のコントロールも可能となる。したがって、磁気ブラシＢの疎な部分の発生による、被帯電体の帯電不良の問題も同時に解決することができる。
【００６２】
特に、請求項２の発明によれば、担持体軸方向の凹凸の間隔を正確に制御できるので、担持体円周方向の磁気ブラシのコントロールを確実に行うことができる。また、引き抜き工法の１工程のみで形成することができるので、簡単に、かつ、安価に凹凸を形成できるという面で有利となる。
【００６３】
特に、請求項３の発明によれば、担持体軸方向及び円周方向の凹凸の間隔を正確に制御できるので、担持体軸方向及び円周方向の磁気ブラシのコントロールを確実に行うことができるという優れた効果がある。
【００６４】
特に、請求項４の発明によれば、１００μｍ以下の細かい凹凸を形成することができるという面で有利となる。
【００６５】
請求項５の発明によれば、帯電バイアス印加時に磁性粒子に電荷が注入されて像担持体へ磁性粒子が付着したり、帯電バイアス電圧により像担持体の絶縁破壊を起こしたりするのを防ぐことができる。
【００６６】
請求項６の発明によれば、スリーブ内に配設した固定マグネットロールの磁気力で磁性粒子がスリーブ外面に拘束されて磁気ブラシとして付着保持されるので、該磁気ブラシを被帯電体に接触させ、電圧を印加して被帯電体の帯電を行うことができる。
【００６７】
請求項７の発明によれば、ロールの外面に直接に磁性粒子が磁気力で拘束されて磁気ブラシとして付着保持されるので、該磁気ブラシを被帯電体に接触させ、電圧を印加して被帯電体の帯電を行うことができる。
【００６８】
請求項８の発明によれば、被帯電体を良好に帯電させることができる。また、接触系の帯電装置であるので、非接触系の帯電装置（例えば、コロナ帯電器）と比較して、感電やリークの危険がないこと、また、気体放電による被帯電体の表面劣化や、オゾンの発生がないことなどで有利となる。さらに、帯電電位が温度、湿度に強く影響されたり、高電圧によりノイズが発生することがない、という面においても有利となる。
【００６９】
請求項９の発明によれば、出力画像として、白抜けなどの異常画像のない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スリーブ型の磁気ブラシ帯電部材２ないしは帯電装置の構成模型図。
【図２】磁性ローラ型の磁気ブラシ帯電部材２ないしは帯電装置の構成模型図。
【図３】本実施形態に係る複写機の現像ユニットの概略構成図。
【図４】従来の導電性スリーブ表面に形成された磁気ブラシ（穂）の拡大図。
【図５】上記磁気ブラシの穂間距離と穂先の電界強度の関係を表すグラフ。
【図６】本実施形態に係る導電性スリーブ表面に形成された凹凸部の実施例の拡大図。
【図７】本実施形態に係る導電性スリーブ表面に形成された凹凸部の他の実施例の拡大図。
【符号の説明】
１感光体
２磁気ブラシ帯電部材
３現像ローラ
４転写ローラ
６クリーニングローラ
７像露光系
８分離チヤージャー
９クリーニング前チヤージャー
１０除電ランプ
１１定着装置
２１導電性スリーブ
２２マグネットロール
２３磁性粒子（キャリア）
Ｂ磁気ブラシ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a contact-type charging member for charging an object to be charged, Using a charging member The present invention relates to a charging device and an image forming apparatus including the charging member or the charging device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in an electrophotographic or electrostatic recording type image forming apparatus, a non-contact corona charger is frequently used as a charging means for an image carrier such as an electrophotographic photosensitive member or an electrostatic recording dielectric. It was. This is because the corona charger is disposed so as to face the image carrier in a non-contact manner, and a high voltage (for example, 5 to 8 kV) is applied to the discharge wire (metal wire) to discharge gas around the discharge wire. When the image carrier is exposed to the generated charged ions, the charged ions are adsorbed and charged.
[0003]
Since the corona charger used in such a conventional image forming apparatus can be charged without mechanical contact with the object to be charged, there is an advantage that the object to be charged is not damaged during charging. is doing. However, this corona charger has a structure in which the discharge wire is exposed, and there is a risk of electric shock and leakage, the surface of the charged body is deteriorated due to gas discharge, and the life is shortened. It has drawbacks such as the ozone generated by the discharge being harmful to the human body. Furthermore, since the charging potential by the corona charger is strongly influenced by temperature and humidity, there is a problem that it is unstable. Further, when incorporated in a printer of a communication terminal or an information processing apparatus, noise generation due to a high voltage is a major drawback.
[0004]
Furthermore, in recent years, as ecology has attracted attention, it has advantages such as low ozone and low power. Therefore, instead of a non-contact charging device such as the corona charger, a contact-type contact charging device has been developed. It has been put into practical use. As the contact charging device, there are various members such as a rubber roller, a fixed brush, a roll-shaped fur brush, and a magnetic brush.
[0005]
For example, a roller charging method using a roller as a contact member has an advantage of good charging stability as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-149669. However, since the essential charging mechanism uses the discharge phenomenon from the contact charging member to the member to be charged, a very small amount of ozone is generated. In addition, the surface potential of the charged body is likely to fluctuate due to fluctuations in the electrical resistance of the charging roller and the charged body due to changes in the environment. It has become.
[0006]
Accordingly, as a contact charging method with little environmental fluctuation, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-3927, Japanese Patent Application No. 5-66150, etc., apply a voltage to a conductive contact charging member to provide a trap level on the surface of an object to be charged. A charge injection charging method for injecting electric charges into a battery is disclosed.
[0007]
As the contact charging member used in the charge injection charging method, a magnetic brush, a fur brush, or the like is used, but the fur brush is said to deteriorate in chargeability when long-term use and long-term standing cause hair fall. There is a bug.
Further, the resistance of the charging member is preferably lower so as not to hinder the transfer of charges. However, in the case of the contact charging method, there is a low-pressure defect portion such as a scratch or a pinhole on the object to be charged, and the charging member If the resistance is low, a leakage current is generated, and the power supply voltage drops to cause a charging failure. For this reason, it is necessary for the charging member to hold a certain resistance or more in practical use. On the other hand, if the resistance is too high, the current necessary for charging cannot be flown and the charge injection property is deteriorated. Therefore, the charging member and the object to be charged are used by means such as rotating the charging member quickly. It is necessary to increase the chance of contact with and secure the charge injection capability.
[0008]
As described above, the charging member used for the injection charging method is a magnetic brush, magnetic member, or the like from the viewpoint of a member that can be in close contact with the member to be charged and can have a peripheral speed difference with respect to the member to be charged. A magnetically-constrained charging member (magnetic brush charging member) such as a fluid is suitable (see Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 59-13369, 4-21873, and 4-116667).
[0009]
The magnetic brush charging member is a member in which magnetic particles are restrained by a magnetic force and attached to a carrier as a magnetic brush. The magnetic brush is brought into contact with a member to be charged and a voltage is applied to charge the member to be charged. Is. More specifically,
(1). The magnetic brush carrier is a rotatable sleeve, and the magnetic particles are constrained to the outer surface of the sleeve by the magnetic force of a fixed magnet roll (magnet) disposed in the sleeve and are attached and held as a magnetic brush. (Sleeve type),
(2). The magnetic brush carrier is a rotatable magnet roll, and has a configuration (magnetic roller type) in which magnetic particles are directly bound and held as a magnetic brush on the outer surface of the roll by a magnetic force.
[0010]
FIG. 1 is a structural model diagram of the sleeve type magnetic brush charging member 2 or charging device of the above (1).
[0011]
Reference numeral 21 denotes a nonmagnetic conductive sleeve made of aluminum or the like (referred to as an electrode sleeve, a conductive sleeve, or a charging sleeve) as a magnetic brush carrier.
[0012]
Reference numeral 22 denotes a magnet roll as magnetic field generating means inserted and disposed in the sleeve 21. N · S is a magnetized portion of the roll. The magnet roll 22 is a non-rotating fixing member, and the sleeve 21 is concentrically rotated around the outer circumference of the magnet roll 22 by a driving mechanism (not shown) at a predetermined peripheral speed in an arrow clockwise direction b.
[0013]
Reference numeral 23 denotes conductive magnetic particles (hereinafter referred to as a carrier), which is constrained to the outer peripheral surface of the sleeve 21 by the magnetic force of the magnet roll 22 inside the sleeve and attached and held as a magnetic brush (conductive magnetic brush) B. Yes.
[0014]
The carrier 23 forms a magnetic head on the outer surface of the sleeve 21 by the magnetic restraining force of the magnet roll 22 and is gathered into a brush shape.
[0015]
S <b> 1 is a charging bias application power source for the sleeve 21.
[0016]
Reference numeral 1 denotes a member to be charged, for example, a drum type electrophotographic photosensitive member that is rotationally driven at a predetermined process speed in a clockwise direction a indicated by an arrow.
[0017]
The magnetic brush charging member 2 is arranged in a state in which the charging nip portion (contact nip portion) D is formed by bringing the magnetic brush B into contact with the surface of the member 1 to be charged.
[0018]
The magnetic brush B is rotated and conveyed in the same direction as the sleeve 21 rotates, rubs the surface of the photoreceptor 1 at the charging nip portion D, and the charging bias applied to the magnetic brush B from the power source S1 via the sleeve 21. Thus, the surface of the photosensitive member 1 as a member to be charged is charged by a contact method. In the charging nip portion D, the rotation direction of the sleeve 21 and the accompanying rotation direction of the magnetic brush B are counter directions with respect to the rotation direction of the photosensitive member 1 as the member to be charged. In the charging nip portion D, only the photosensitive member 1 may be rotated while the sleeve 21 and the magnetic brush B are stationary.
[0019]
The sleeve 21 has a magnetic brush B carrying function, a conveying function, and a charging bias applying electrode function.
[0020]
FIG. 2 is a structural model diagram of the magnetic roller type magnetic brush charging member 2 or the charging device of the above item (2).
[0021]
The magnet roll 22 is rotationally driven at a predetermined peripheral speed by a driving mechanism (not shown) in the clockwise direction b indicated by an arrow about a central core 24 that serves as both driving and power feeding. Of the magnet roll 22 Outside The peripheral surface is covered with a conductive layer 25 as a charging bias application electrode (power feeding surface). The carrier 23 is restrained by the magnetic force of the magnet roll 22 and adhered and held as a magnetic brush B on the outer peripheral surface of the conductive layer 25.
[0022]
The magnetic brush B is rotated and conveyed in the same direction as the magnet roll 22 rotates, rubs the surface of the photosensitive member 1 at the charging nip portion D, and is charged from the power source S1 to the central core metal 24 of the magnet roll 22. The surface of the photosensitive member 1 as a member to be charged is contact-charged by the bias. The conductive layer 25 provided on the outer peripheral surface of the magnet roll 22 serves to stably and uniformly supply the magnetic brush B with a charging bias.
[0023]
However, in the magnetic brush charging member 2 as shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic brush B is randomly formed on the surface of the sleeve 21 or the conductive layer 25. Variations occur in the distance between them, and a sparse part is generated in the magnetic brush B. In the injection charging, if there is a sparse part in the magnetic brush B in the charging nip D where the magnetic brush B and the object to be charged 1 are in contact with each other, a part where the carrier 23 is not in contact with the object to be charged 1 is formed. As a result, uncharged areas are generated and abnormal discharge (spark discharge) occurs.
[0024]
For example, when the magnetic brush charging member 2 is used in an electrophotographic copying machine or the like as an image forming apparatus, a photoconductor as a charged body having an uncharged area is used. In some cases, white portions are generated in the portions, and in the digital method, the toner is developed in the non-image portions, and abnormal images are generated.
In addition, when abnormal discharge occurs, only the discharge part on the surface of the photoconductor has a very high charge potential, and even if the periphery of the discharge part is charged to the normal potential, a potential difference occurs. Then, toner concentrates and adheres to the discharge portion, and an image in which the peripheral portion is whitened in a ring shape is generated. Further, in the digital method, the potential of the image portion is not sufficiently lowered, and an image that is white is generated.
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to prevent the occurrence of sparse portions of a magnetic brush and to prevent charging of a charged body. The It is an object to provide a magnetic brush charging member capable of preventing abnormal discharge while preventing it, a charging device using the charging member, and a device including the charging device.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that the magnetic particles are constrained to the carrier by magnetic force and adhered and held as a magnetic brush, the magnetic brush is brought into contact with the member to be charged, and a voltage is applied to the carrier. In a charging device provided with a charging member that charges a charged body by applying a conductive material on the surface of the conductive carrier as the charging member. Unevenness Part That Recess as well as Convex Between The upper limit is 200 μm, and the lower limit is unevenness on the surface. Part Pump up the carrier with the uneven Part Is within a range that can form the ears of a magnetic brush along the Part A charging member that can control the density of the magnetic brush by forming the magnetic brush along the Part A head of a magnetic brush having an interval between ears of 200 μm or less is formed along the head.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the charging device according to the first aspect, wherein the concave portion of the carrier surface is provided. Part Is a plurality of grooves extending in the axial direction of the carrier.
According to a third aspect of the present invention, in the charging device of the first aspect, the concave portion of the carrier is Part Is a plurality of grooves extending in the axial direction and circumferential direction of the carrier surface.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the charging device according to the first aspect, wherein the unevenness of the carrier surface is Part Is formed by sandblasting.
According to a fifth aspect of the present invention, in the charging device according to any one of the first to fourth aspects, the volume resistivity of the magnetic particles is 10 ³ It is characterized by being Ωcm or less.
A sixth aspect of the present invention is the charging device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the carrier is a rotatable sleeve, and the magnetic particles are formed on the outer surface of the sleeve by the magnetic force of a fixed magnet roll disposed in the sleeve. The magnetic brush is adhered and held as a magnetic brush.
A seventh aspect of the present invention is the charging device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the carrier is a rotatable magnet roll, and the magnetic particles are directly restrained by the magnetic force on the outer surface of the roll. It is characterized by being adhered and held as.
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus for performing image formation by an image forming process including a step of charging the image carrier, and the charging device for the image carrier is the charging device according to any one of the first to seventh aspects. It is characterized by being.
[0027]
Heretofore, in order to satisfactorily pump the magnetic particles, a carrier having irregularities on the surface has been developed and put into practical use.However, the present invention provides the density of the magnetic brush and the interval between the irregularities. Focusing on the relationship, the purpose is to prevent charging failure and abnormal discharge of the object to be charged.
[0028]
According to a second aspect of the present invention, in the charging member of the first aspect, the unevenness of the surface of the carrier is a plurality of grooves extending in the axial direction of the carrier.
[0029]
According to a third aspect of the present invention, in the charging member of the first aspect, the unevenness of the carrier is a plurality of grooves extending in an axial direction and a circumferential direction of the surface of the carrier. .
[0030]
According to a fourth aspect of the present invention, in the charging member of the first aspect, the unevenness of the surface of the carrier is formed by sandblasting.
[0031]
According to a fifth aspect of the present invention, in the charging member according to any one of the first to fourth aspects, the volume resistivity of the magnetic particles is 10 ^Three It is characterized by being Ωcm or less.
[0032]
According to a sixth aspect of the present invention, in the charging member according to any one of the first to fifth aspects, the carrier is a rotatable sleeve, and the magnetic particles are formed on the outer surface of the sleeve by the magnetic force of a fixed magnet roll disposed in the sleeve. The magnetic brush is adhered and held as a magnetic brush.
[0033]
According to a seventh aspect of the present invention, in the charging member according to any one of the first to sixth aspects, the carrier is a rotatable magnet roll, and the magnetic particles are directly restrained by the magnetic force on the outer surface of the roll. It is characterized by being adhered and held as.
[0034]
The invention of claim 8 is a charging device for charging a member to be charged by bringing the member into contact with the member to be charged, and the charging member is the charging member according to any one of claims 1 to 7. It is.
[0035]
The invention according to claim 9 is an image forming apparatus that executes image formation by an image forming process including a step of charging the image carrier, and the charging means of the image carrier is the charging device according to claim 8. To do.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic copying machine (hereinafter referred to as a copying machine) as an image forming apparatus will be described.
First, the schematic configuration and operation of the copier according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view of a developing unit which is a main part of the copying machine. Around the photosensitive member 1, a magnetic brush charging member 2 as a contact charging member, an image exposure system 7, a developing roller 3, a transfer roller 4, a separation charger 8, a pre-cleaning charger 9, a cleaning roller 6, and a discharge lamp 10 are disposed. ing.
The photoreceptor 1 is a drum-shaped photoreceptor (OPC) having an organic photoconductive layer as an image carrier and having a charge injection function on the surface, and is driven to rotate in the direction of an arrow.
The magnetic brush charging member 2 is of a sleeve type in which the carrier shown in FIG. 1 can rotate, and uniformly charges the peripheral surface of the photosensitive member 1 to a predetermined polarity and potential. The sleeve outer peripheral surface of the magnetic brush charging member 2 has an uneven shape. This will be described in detail later.
Further, the developing roller 3 is composed of a magnet roller and carries a two-component developer composed of toner and a magnetic carrier on the surface thereof for conveyance. Further, a developing bias is applied to the developing roller 3 from a power source (not shown).
[0037]
Hereinafter, the image forming operation will be described. In the present embodiment, the continuous process of image formation is performed by a negative positive process.
A charging bias is applied to the magnetic brush charging member 2 from a charging bias applying power source (not shown), and the outer peripheral surface of the photoreceptor 1 is uniformly charged to approximately −700 V by charge injection charging and discharging. A latent image is formed on the charged surface of the photosensitive member 1 by a laser beam irradiated by the laser optical system 7 (exposure portion potential is −100 V). Laser light is emitted from a semiconductor laser, and the surface of the photoreceptor 1 is scanned in the direction of rotation of the photoreceptor 1 by a hexagonal polygon mirror (polygon mirror) that rotates at high speed. Since the photosensitive member 1 rotates at an extremely low speed as compared with the scanning speed of the laser beam, the laser beam can scan the entire surface of the photosensitive member 1.
[0038]
Next, the latent image is developed with a developer carried on the developing roller 3 (applied voltage is −550 V) to form a toner image. On the other hand, a transfer material (for example, paper) P is fed from a paper feed mechanism (not shown), and is synchronized between the photoreceptor 1 and the transfer roller 4 in synchronization with the leading edge of the image by a pair of upper and lower registration rollers (not shown). The toner image is transferred. At this time, the transfer bias applied to the transfer roller 4 is + 950V. Thereafter, the transfer material P is separated from the photoreceptor 1 and then discharged as a copy through the fixing device 5.
[0039]
The toner developed by the developing roller 3 is almost all charged with a negative polarity. However, since the positive charge is supplied to the transfer roller 4, the charge is injected from the transfer roller 4 into a portion of the transfer residual toner. Becomes positive polarity toner. A pre-cleaning charger (hereinafter referred to as PCC) 9 supplies minus corona to these toners, and the toner is recharged to minus. In this way, it is necessary for the charge in the toner to be able to change its charging behavior quickly due to the external potential difference and charging, and the response speed of the charging behavior of the toner to the external electric field improves the overall process speed and improves the image stability. Is necessary. An image is formed by the operation as described above.
[0040]
When an image for one sheet is formed, at least one of the rotation direction and speed of the cleaning roller 6 is switched. At the same time, a negative bias is applied, and the collected toner is discharged to the photoreceptor 1. The discharged toner is conveyed to the development area as the photosensitive member 1 rotates. A positive bias is applied to the developing roller 3. In the developing area, the magnetic brush of the developing roller 3 applies an impact force to the toner on the photoreceptor 1, and the toner is collected by a bias applied to the developing roller 3. Through the above operation, toner recycling is realized.
[0041]
This device is characterized in that the developing device and the cleaning device each operate in two modes. Although there is a great advantage that a complicated mechanism is not required, there is a problem that the interval between image formations becomes long by completely separating the image forming operation and the toner collecting operation.
Therefore, the cleaning roller 6 is switched before the region corresponding to the rear end of the toner image formed on the photoreceptor 1 passes through the cleaning roller 6.
The image area and the untransferred toner discharge area pass through each unit. In the contact area between the photosensitive member 1 and the cleaning roller 6, the bias voltage applied to the cleaning roller 6 and the rotation of the roller are initially set to collect the toner, but the condition for discharging the toner while passing through the image area. Switch to The remaining transfer residual toner is negatively charged by the PCC, but is not collected by the cleaning roller 6 to which the negative bias is applied, and passes as it is. At this time, the toner adhering to the cleaning roller 6 is transferred to the photoreceptor 1.
[0042]
At the same time as or immediately after the trailing edge of the image passes, the discharge of toner from the cleaning roller 6 is terminated. When the next image is continuously formed, after the trailing edge of the discharged toner passes under the charging roller, the charging roller comes into contact with the photoreceptor 1 and the image forming mode is repeated.
[0043]
Here, the magnetic brush charging member 2 and the transfer roller 4 contact the photoconductor 1 to perform their respective functions, but there is a problem that the magnetic brush charging member 2 and the transfer roller 4 are contaminated with toner adhering to the photoconductor 1. As a countermeasure against this, it is desirable to execute a process of returning the toner adhering to the photosensitive member 1 by applying a bias or making strong contact with the photosensitive member 1 after completion of recording or every predetermined number of sheets.
[0044]
The base of the magnetic brush charging member 2 used for magnetic brush charging is a solid cylinder or hollow cylinder made of a metal such as aluminum or SUS having a circular cross section.
[0045]
Next, the magnetic brush charging member 2 as the contact charging member used in this embodiment will be described in detail. The magnetic brush charging member 2 is of a sleeve type similar to that of FIG.
That is, the carrier that holds the carrier 23 constituting the magnetic brush B is a non-magnetic conductive sleeve 21 that can rotate, and the carrier 23 is made of the conductive sleeve by the magnetic force of the fixed magnet roll 22 disposed in the sleeve 21. 21 is bound to the outer surface and adhered and held as a magnetic brush B.
[0046]
The magnetic brush B is brought into contact with the photosensitive member 1 by forming a charging nip D, and the conductive sleeve 21 is rotated in the counter direction with respect to the surface of the photosensitive member 1. When the conductive sleeve 21 rotates, the magnetic brush B rotates in the same direction to transport the carrier 23 constituting the magnetic brush, and the carrier successively contacts the surface of the photoreceptor 1.
[0047]
Next, the carrier (magnetic particle) 23 will be described.
As the carrier 23 constituting the magnetic brush B, it is desirable to use spherical particles in order to reduce damage to the surface of the photoreceptor 1. The average particle diameter is preferably 150 μm or less. However, if it is too large, the radius of curvature is large even if it is arranged in a close-packed state, the area not in contact with the photoreceptor 1 increases, causing uneven charging, or if it is too small, an alternating voltage is applied. In this case, the particles easily move and exceed the magnetic force between the particles, and the particles are scattered and cause carrier adhesion. Therefore, the particle size is more preferably 30 μm or more and 100 μm or less. Further, if the volume resistivity of the carrier 23 is too low, charges are injected into the carrier 23 when a charging bias is applied, causing carrier adhesion to the surface of the photoconductor 1 or dielectric breakdown of the photoconductor 1 due to the charging bias voltage. 10 ^Three Use Ωcm or more.
[0048]
Here, the magnetic brush B is randomly formed on the surface of the conventional conductive sleeve 2, the height of the ear of the magnetic brush B and the distance between the ears vary, and a sparse portion is generated in the magnetic brush B. It was. In the injection charging, if there is a sparse part of the magnetic brush B in the charging nip D where the magnetic brush B and the charged object 1 are in contact, a part where the carrier 23 does not come into contact with the photosensitive member 1 is formed. An uncharged area is generated on the photoreceptor 1. When image formation is performed using such a photoreceptor 1, an abnormal image is generated in the final output image.
In addition, an abnormal discharge (spark discharge) is generated from the conductive sleeve 2, and an abnormal image is also generated in the output image.
[0049]
Therefore, the present inventors first observed the magnetic brush B formed on the surface of the conductive sleeve 21 in order to find out the cause of the abnormal discharge. When a portion where the magnetic brush B is sparse occurs, discharge occurs. I found it easier.
The cause of abnormal discharge will be described using the model of magnetic brush B in FIG. Here, three ears are shown as an example. The upper side of the figure is the surface of the conductive sleeve 21, and the lower side is the surface of the photoreceptor 1. The three spikes are each formed in a conical shape, and the portion indicated by A in the figure is a sparse portion of the magnetic brush B. And since the electric field strength becomes very strong at the tip of the short ear E in this sparse portion A, abnormal discharge occurs.
[0050]
Therefore, the inventors next calculated the electric field strength at the tip of the short spike E by simulation using the model of FIG. The results are shown in the graph of FIG. The vertical axis indicates the electric field strength, and the horizontal axis indicates the inter-pan distance x. From the graph, the electric field strength is 5E10. ⁶ It was found that when V / m, that is, when the inter-pan distance x exceeds 200 μm, the discharge is started. In the simulation, 1400 V is applied to the sleeve 21, the back surface of the photoreceptor 1 is grounded, the average particle diameter of the carrier 23 is 50 μm, and the volume resistivity is 10 ^Five Calculated as Ωcm. It can be said that the larger the volume resistivity, the greater the electric field strength and the easier the discharge occurs. ^Five No significant change was observed above Ωcm.
[0051]
From the above results, in the present embodiment, in order to form the magnetic brush B having a spike distance x of 200 μm or less on the sleeve 21, irregularities are formed on the entire surface of the sleeve 21, and the interval between the irregularities is 200 μm. The configuration was as follows. According to this configuration, since the ears of the magnetic brush B are formed along the unevenness, the distance x between the ears can be set to 200 μm or less, and the occurrence of abnormal discharge can be prevented.
In addition, according to this configuration, since the unevenness is formed on the entire surface of the sleeve 21, spikes are not randomly formed on the sleeve, and the density of the magnetic brush B can be controlled. Therefore, the problem of the charging failure of the photoreceptor 1 due to the occurrence of the sparse part of the magnetic brush B as described above can be solved at the same time.
[0052]
Hereinafter, a method for forming irregularities on the surface of the conductive sleeve 21 in the present embodiment will be described.
FIG. 6 and FIG. 7 show examples of irregularities formed on the surface of the conductive sleeve 21. In the example shown in FIG. 6, a plurality of grooves extending in the axial direction of the sleeve 21 are formed on the surface of the conductive sleeve 21. In the example shown in FIG. 7, the axial direction and the circumferential direction of the sleeve 21 are formed. A plurality of extending grooves are formed.
[0053]
As a method for forming irregularities on the surface of the conductive sleeve 21, there are a cutting process, a drawing (Direct Ironing) method, a sandblasting process, and the like. The plurality of grooves extending in the sleeve axial direction shown in FIG. 6 of the present embodiment are formed by only one step of the drawing method, which is advantageous in terms of being able to form irregularities easily and inexpensively. Further, the plurality of grooves extending in the sleeve axial direction and the circumferential direction shown in FIG. 7 are formed by combining a drawing method and a cutting process. Such a groove is very advantageous in terms of controlling the formation of the magnetic brush B because the gap between the concaves and convexes can be accurately controlled.
[0054]
Also, when roughening the surface by sandblasting to form irregularities, the blast surface roughness is governed by the type and number of abrasive grains used, the nozzle diameter when the abrasive grains are ejected, and the nozzle-workpiece Consider distance, air pressure, work rotation speed, blasting time, etc. In particular, in order to form a fine uneven surface, the influence of abrasive grain type / count and air pressure is large. Abrasive grains include amorphous alumina / silicon carbide, spherical glass beads, and the like, and spherical glass beads are particularly effective for forming a uniform fine uneven surface. According to such sandblasting, there is an advantage that fine irregularities of 100 μm or less can be formed as compared with the above drawing method and cutting.
[0055]
The lower limit of the interval between the irregularities formed on the surface of the conductive sleeve 21 is not particularly set, but may be set to such an extent that the carrier 23 can be sufficiently pumped.
[0056]
By the above method, the groove intervals a, b, c, and d shown in FIGS. 6 and 7 were changed to form eight types of conductive sleeves 21 shown in Table 1 below. Then, each of the conductive sleeves 21 was actually used to form an image with a Ricoh copier Imagio 530 modified machine equipped with the developing unit shown in FIG. At this time, the conductive sleeve 21 is charged with a DC bias of −900 V superimposed on an AC bias of a peak-to-peak voltage of 1000 V and a frequency of 5 kHz, and then developed with toner having a positive polarity without exposure. It was. Table 1 below shows the output image evaluation results.
[Table 1]

[0057]
From Table 1, it can be seen that when the groove intervals a, b, c, and d shown in FIGS. 6 and 7 are each 200 μm or less, an excellent image can be obtained without white spots in the output image. .
[0058]
That is, according to the configuration shown in FIG. 6 of the first to third embodiments, the spikes are formed along the grooves extending in the axial direction of the conductive sleeve 21, and therefore the inter-spine distance x in the circumferential direction of the sleeve 21. Therefore, the occurrence of abnormal discharge can be prevented. Further, since the density of the magnetic brush B in the circumferential direction is controlled, charging failure of the photoreceptor 1 can be prevented.
[0059]
Further, according to the configuration shown in FIG. 7 of Examples 4 to 6, since the inter-brow distance x in the axial direction and the circumferential direction of the conductive sleeve 21 is 200 μm or less, it is possible to prevent the occurrence of abnormal discharge. It becomes more effective. Further, since the density of the magnetic brush in the axial direction and the circumferential direction of the conductive sleeve 21 is controlled, charging failure of the photosensitive member 1 can be more effectively prevented.
[0060]
In this embodiment, the rotatable conductive sleeve 21 is used as the magnetic brush charging member 2, but a magnetic roller type magnetic brush charging member having a structure in which a carrier is directly attached to a rotatable magnet roll. It may be used. In this case, the coating layer can be formed by applying and drying on the outer peripheral surface of the magnet roll as a carrier for holding the carrier constituting the magnetic brush B, and the unevenness can be formed by the same method as described above. Moreover, you may form an unevenness | corrugation at the time of magnet roll formation.
[0061]
【The invention's effect】
According to the first to fifth aspects of the present invention, since the magnetic brush is formed along the irregularities on the surface of the carrier, the inter-pane distance x can be set to 200 μm or less. Therefore, since the electric field strength of the tip is prevented from becoming too high, the abnormal discharge of the magnetic brush can be prevented from occurring.
Further, according to this configuration, spikes are not randomly formed on the carrier, and the density of the magnetic brush B can be controlled. Therefore, the problem of charging failure of the charged body due to the occurrence of a sparse part of the magnetic brush B can be solved at the same time.
[0062]
In particular, according to the second aspect of the present invention, since the interval between the concave and convex portions in the direction of the carrier axis can be accurately controlled, the magnetic brush in the circumferential direction of the carrier can be reliably controlled. Further, since it can be formed by only one step of the drawing method, it is advantageous in that the unevenness can be formed easily and inexpensively.
[0063]
In particular, according to the invention of claim 3, since the interval between the irregularities in the carrier axis direction and the circumferential direction can be accurately controlled, the magnetic brush in the carrier axis direction and the circumferential direction can be reliably controlled. There is an excellent effect.
[0064]
In particular, according to the invention of claim 4, it is advantageous in that fine irregularities of 100 μm or less can be formed.
[0065]
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to prevent electric charges from being injected into the magnetic particles when the charging bias is applied, so that the magnetic particles adhere to the image bearing member, and that the dielectric breakdown of the image bearing member is caused by the charging bias voltage. Can do.
[0066]
According to the sixth aspect of the present invention, the magnetic particles are constrained to the outer surface of the sleeve and held as a magnetic brush by the magnetic force of the fixed magnet roll disposed in the sleeve, so that the magnetic brush is brought into contact with the member to be charged. The charged object can be charged by applying a voltage.
[0067]
According to the seventh aspect of the present invention, since the magnetic particles are directly restrained by the magnetic force and held as a magnetic brush on the outer surface of the roll, the magnetic brush is brought into contact with the member to be charged, and a voltage is applied to the target. The charged body can be charged.
[0068]
According to the eighth aspect of the invention, the member to be charged can be charged satisfactorily. In addition, since it is a contact-type charging device, there is no risk of electric shock or leakage as compared to a non-contact type charging device (for example, a corona charger), and the surface deterioration of the object to be charged due to gas discharge It is advantageous because there is no generation of ozone. Furthermore, it is advantageous in that the charging potential is not strongly influenced by temperature and humidity, and noise is not generated by a high voltage.
[0069]
According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to obtain a good image having no abnormal image such as white spots as an output image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a structural model diagram of a sleeve-type magnetic brush charging member 2 or charging device.
FIG. 2 is a structural model diagram of a magnetic roller type magnetic brush charging member 2 or a charging device;
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a developing unit of the copying machine according to the present embodiment.
FIG. 4 is an enlarged view of a magnetic brush (ear) formed on the surface of a conventional conductive sleeve.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the inter-brow distance of the magnetic brush and the electric field strength of the tip.
FIG. 6 is an enlarged view of an example of the uneven portion formed on the surface of the conductive sleeve according to the present embodiment.
FIG. 7 is an enlarged view of another example of the uneven portion formed on the surface of the conductive sleeve according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor
2 Magnetic brush charging member
3 Development roller
4 Transfer roller
6 Cleaning roller
7 Image exposure system
8 Separation charger
9 Before cleaning
10 Static elimination lamp
11 Fixing device
21 Conductive sleeve
22 Magnet roll
23 Magnetic particles (carrier)
B Magnetic brush

Claims

Charging provided with a charging member that restrains magnetic particles on a carrier by magnetic force to adhere and hold as a magnetic brush, contacts the magnetic brush with a member to be charged, and applies a voltage to the carrier to charge the member to be charged. In the device
As the charging member has a conductive uneven portion on the surface of the conductive carrier, interval of the concave and convex portions at the upper limit value of 200 [mu] m, the lower limit is pumped carrier uneven portion of the surface the in the range is the value of ear capable of forming a magnetic brush along the uneven portion, with control capable charging member density of the magnetic brush by the magnetic brush is formed along the uneven portion,
A charging device characterized by forming spikes of a magnetic brush having an interval between spikes of 200 μm or less along the concavo-convex portion .

The charging device according to claim 1.
A charging device recess of the bearing member surface, characterized in that a plurality of grooves extending in the axial direction of said supported member.

The charging device according to claim 1.
A charging device recess of the bearing member surface, characterized in that a plurality of grooves extending in the axial and circumferential directions of said supported member surface.

The charging device according to claim 1.
The charging device according to claim 1, wherein the concavo-convex portion of the surface of the carrier is formed by sandblasting.

The charging device according to any one of claims 1 to 4,
A charging device, wherein the magnetic particles have a volume resistivity of 10 ³ Ωcm or more.

The charging device according to any one of claims 1 to 5,
The charging device according to claim 1, wherein the carrier is a rotatable sleeve, and the magnetic particles are constrained to the outer surface of the sleeve by a magnetic force of a fixed magnet roll disposed in the sleeve and adhered and held as a magnetic brush.

The charging device according to any one of claims 1 to 6,
A charging device, wherein the carrier is a rotatable magnet roll, and magnetic particles are directly restrained and held as a magnetic brush on the outer surface of the roll by a magnetic force.

An image forming apparatus that executes image formation by an image forming process including a step of charging the image carrier, and the image carrier charging device is the charging device according to any one of claims 1 to 7. Forming equipment.