JPH04116674A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｒ産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真複写機等の画像形成装置において、
像形成体を一様に帯電させる磁気ブラシを用いた帯電装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、電子写真方式による画像形成装置において、感光
体ドラム等の像形成体の帯電には、一般にコロナ帯電器
が使用されていた。このコロナ帯電器は、高電圧を放電
ワイヤに印加して、放電ワイヤの周辺に強電界を発生さ
せ気体放電を行うもので、その際発生する電荷イオンを
像形成体に吸着させることにより帯電が行われる。

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、像形成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、帯電時に像形成体を傷付けるこ
とがないという利点を有している。しかしながら、この
コロナ帯電器は高電圧を使用するために感電したり、リ
ークする危険があり、かつ気体放電に伴って発生するオ
ゾンが人体に有害であり、像形成体の寿命を短くすると
いう欠点を有していた。また、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り、
さらに、コロナ帯電器では高電圧入力後に安定した帯電
電位を得るには数秒程度の時間が必要であって、通信端
末機や情報処理装置として電子写真式画像形成装置を利
用する場合の大きな欠点となっている。

このようなコロナ帯電器の多くの欠点は、帯電を行うの
に気体放電を伴うことに原因がある。

そこで、コロナ帯電器のような気体放電を行わず、しか
も像形成体に機械的損傷を与えることなく、該像形成体
を帯電させることのできる帯電装置として、マグネット
を内包した円筒上に磁性粒子を吸着して磁気ブラシを形
成し、この磁気ブラシで像形成体の表面を摺擦すること
により帯電を行うようにした帯電装置が特開昭５３−１
３３５６９号公報に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記特開昭５３−１３３５６９号公報に
開示された帯電装置においても、像形成体を完全に安定
して一様に帯電させることはできないという問題点があ
った。

本発明はこれらの点を解決して、オゾンの発生がなく、
極めて安定した均一な帯電４を行うことのできる帯電装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、磁極を配置したマグネット外周を回転可能
に配置された円筒と、その円筒部分に付着した磁性粒子
層からなる磁気ブラシを、像形成体の移動方向に対して
同方向あるいは逆方向に移動・摺接させ、前記磁気ブラ
シにバイアス電圧を印加することで、前記像形成体の帯
電を行う帯電装置において、 前記磁気ブラシに印加するバイアス電圧は直流成分を有
する交流バイアス電圧であることを特徴とする帯電装置
によって達成される。

〔発明の詳細な説明〕

先ず、磁性粒子の粒径について述べると一般に磁性粒子
の平均粒径が大きいと、■搬送担体上に形成される磁気
ブラシの穂の状態が荒いために、電界により振動を与え
ながら帯電しても、磁気ブラシにムラが現れ易く、帯電
ムラの問題が起こる。

この問題を解消するには、キャリヤ粒子の平均粒径を小
さくすればよく、実験の結果、平均粒径１００μｍ以下
でその効果が現れ初め、特に７０μｍ以下になると、実
質的に■の問題が生じなくなることが判明した。しかし
、粒子が細か過ぎると帯電時機担持体面に付着するよう
になったり、飛散し易くなったりする。これらの現象は
、粒子に作用する磁界の強さ、それによる粒子の磁化の
強さにも関係するが、一般的には、粒子の平均粒径が３
０μｌ以下に顕著に現れるようになる。なお、磁化の強
さは２０〜２００ｅｍｕ／ｇのものが好ましく用いられ
る。

以上から、磁性粒子の粒径は、平均粒径が１００μ■以
下、特に好ましくは７０μ■以下３０μｍ以上であるこ
とが好ましい。

このような磁性粒子は、磁性体として従来の磁性キャリ
ヤ粒子におけると同様の、鉄、クロム。

ニッケル、コバルト等の金属、あるいはそれらの化合物
や合金、例えば四三酸化鉄、γ−酸化第二鉄、二酸化ク
ロム、酸化マンガン、フェライト。

マンガン−銅系合金、と云った強磁性体の粒子、又はそ
れら磁性体粒子の表面をスチレン系樹脂。

ビニル系樹脂、エチレン系樹脂、ロジン変性樹脂。

アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂。

ポリエステル樹脂等の樹脂で被覆するか、あるいは、磁
性体微粒子を分散して含有した樹脂で作るかして得られ
た粒子を従来公知の平均粒径選別手段で粒径選別するこ
とによって得られる。

なお、磁性粒子を球状に形成することは、搬送担体に形
成される粒子層が均一となり、また搬送担体に高いバイ
アス電圧を均一に印加することが可能となると云う効果
も与える。即ち、磁性粒子が球形化されていることは、
（１）一般に、磁性粒子は長軸方向に磁化吸着され易い
が、球形化によってその方向性が無くなり、したがって
、層が均一に形成され、局所的に抵抗の低い領域や層厚
のムラの発生を防止する、（２）磁性粒子の高抵抗化と
共に、従来の粒子に見られるようなエツジ部が無くなっ
て、エツジ部への電界の集中が起こらなくなり、その結
果、磁性粒子搬送担体に高いバイアス電圧を印加しても
、像担持体面に均一に放電して帯電ムラが起こらない、
と云う効果を与える。以上のような効果を奏する球形粒
子にはキャリヤ粒子の抵抗率がｌＯ″Ω・ｃｖ以上、特
に１０１ｚΩ・Ｃ鵬以下であるように帯電性の磁性粒子
を形成したものが好ましい。この抵抗率は、粒子を０．
５０ｃｍ”の断面積を有する容器に入れてタッピングし
た後、詰められた粒子上に１　ｋｇ／ｃｍ２の荷重を掛
け、荷重と底面電極との間に１００ＯＶ／ｃ＋＋＋の電
界が生ずる電圧を印加したときの電流値を読み取ること
で得られる値であり、この抵抗率が低いと、搬送担体に
バイアス電圧を印加した場合に、磁性粒子に電荷が注入
されて、像担持体面に磁性粒子が付着し易くなったり、
あるいはバイア電圧のブレークダウンが起こり易くなっ
たりする。又、抵抗率が高いと電荷注入が行われず帯電
が行われない。

以上を総合して、磁性粒子は、少なくとも長軸と短軸の
比が３倍以下であるように球形化されており、針状部や
エツジ部等の突起が無く、抵抗率が１０６０・ｃｍ以上
好ましくは１０１２Ω・ｃｍ以下であることが適正条件
である。そして、このような球状の磁性粒子は、磁性体
粒子にできるだけ球形のものを選ぶこと、磁性体微粒子
分散系の粒子では、できるだけ磁性体の微粒子を用いて
、分散樹脂粒子形成後に球形化処理を施すこと、あるい
はスプレードライの方法によって分散樹脂粒子を有する
こと等によって製造される。

以上が磁性粒子についての条件であり、次に粒子層を形
成して像担持体を帯電する磁性粒子搬送担体に関する条
件について述べる。

磁性粒子搬送担体は、バイアス電圧を印加し得る搬送担
体が用いられるが、特に、表面に粒子層が形成されるス
リーブの内部に複数の磁極を有する磁石体が設けられて
いる構造のものが好ましく用いられる。このような搬送
担体においては、回転磁石体との相対的な回転によって
、スリーブの表面に形成される粒子層が波状に起伏して
移動するようになるから、新しい磁性粒子が次々と供給
され、スリーブ表面の粒子層に多少の層厚の不均一があ
っても、その影響は上記波状の起伏によって実際上問題
とならないように十分カバーされる。

そして、スリーブの回転あるいはさらに磁石体の回転に
よる磁性粒子の搬送速度は、像担持体の移動速度と殆ど
同じか、それよりも早いことが好ましい。また、スリー
ブの回転による搬送方向は、同方向が好ましい。同方向
の方が反対方向の場合よりも帯電の均一性に優れている
。しがし、それらに限定されるものではない。

また、搬送担体上に形成する粒子層の厚さは、規制板に
よって十分に掻き落されて均一な層となる厚さであるこ
とが好ましく、そして、搬送担体と像担持体との間隙は
１００〜５０００μｍが好ましい。

搬送担体と像担持体の表面間隙が１００７７１１よりも
狭くなり過ぎると、それに対して均一な帯電作用する磁
気ブラシの穂を形成するのが困難となり、また、十分な
磁性粒子を帯電部に供給することもできなくなって、安
定した帯電が行われなくなるし、間隙が５０００μｍを
大きく超すようになると、粒子層が荒く形成されて帯電
ムラが起き易く、又、電荷注入効果が低下して十分な帯
電が得られないようになる。このように、搬送担体と像
担持体の間隙が極端になると、それに対して搬送担体上
の粒子層の厚さを適当にすることができなくなるが、間
隙が１００〜５０００μｍの範囲では、それに対して粒
子層を厚さを適当に形成することができる。磁気ブラシ
の摺擦による掃き目が生じることが防止されるからであ
る。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の帯電装置を備えた電子写真記録装置の
構成の概要を示す断面図である。

図において、ｌＯは矢示（時計）方向に回転する像、形
成体である感光体ドラムで、その周縁部には後述する帯
電装置２０、除電器１２、露光装置からの像露光し１現
像器３０、転写ローラ１３、クリーニング装置５０等が
設けられている。

本実施例のコピープロセスの基本動作は、図示しない操
作部よりコピー開始指令が図示しない制御部に送出され
ると、制御部の制御により、感光体ドラムｌＯは矢示方
向に回転を始める。感光体ドラムｌＯの回転に従いその
周面は、後述する帯電装置２０により一様に帯電して除
電器１２を通過する。

除電器１２は前記制御部の制御によって、画像領域の外
側に当たる枠部分を、例えばＬＥＤによる照射を行い除
電する。但し除電器１２は後述する反転現像においては
不要となる。感光体ドラムｌＯ上には、図示しない原稿
像を走査する走査露光装置や、画像書き込み装置等から
の例えばレーザビームしによる画像の書き込みが行われ
、画像に対応した静電潜像が形成される。

現像器３０内には２成分現像剤があって撹拌スクリュー
３３Ａ　、　３３Ｂによって撹拌されたのち、マグネッ
トローラ３２の外側にあって回転する現像スリーブ３１
外周に付着して現像剤の磁気ブラシを形成し、現像スリ
ーブ３１には所定のバイアス電圧が印加されて、感光体
ドラムｌＯに対向した現像領域において現像が行われる
。ここで、一般の走査光学系を用いての潜像形成時には
正規現像がなされ、レーザビームによる像露光がなされ
たときは通常、反転現像がなされる。感光体ドラムｌＯ
上の前記静電潜像は、現像器３０によって現像され可視
のトナー像となる。

給紙カセット４０からは、記録紙Ｐが一枚ずつ第１給紙
ローラ４１によって繰り出される。この繰り出された記
録紙Ｐは、感光体ドラムＩＯ上の前記トナー像と同期し
て作動する第２給紙ローラ４２によって感光体ドラムｌ
Ｏ上に送出される。そして転写ローラ１３の作用により
、感光体ドラムｌＯ上のトナー像が記録紙Ｐ上に転写さ
れ、感光体ドラムＩＯ上から分離される。トナー像を転
写された記録紙Ｐは搬送手段８０を経て図ボしない定着
装置へ送られ、熱定着ローラ及び圧着ローラによって挟
持され、溶融定着されたのち装置外へ排出される。記録
紙Ｐに転写されずに残ったトナーを有して回転する感光
体ドラムｌＯの表面は、ブレード５１等を備えたクリー
ニング装置５０により掻き落とされ清掃されて次回の複
写に待機する。

第２図は第１図の静電記録装置等において用いられる本
発明の帯電装置２０の一実施例を示す断面図である。図
において、２１は磁性粒子で、導電性を有するようコー
ティングした球形７工ライト粒子を用いた。その他に磁
性粒子と樹脂を主成分としてこれを熱錬成後に粉砕して
得られる導電性の磁性樹脂粒子を用いることもできる。

良好な帯電を行うために、外形は真球で粒径５０μｍ１
比抵抗１０’Ω・ｃＩｌｌに調整されている。

２２は非磁性金属で形成された導電性円筒、２３は導電
性円筒２２の内部に配置された柱状のマグネット棒（ロ
ール）で、このマグネット２３は図においてはＳ極及び
Ｎ極を配置するよう着磁されていて、導電性円筒２２は
固定されたマグネット２３に対し回動可能になっている
。まｔ；、マグネット２３は等極配置磁極として回転し
てもよい。導電性円筒２２は感光体ドラムＩＯとの対向
位置で感光体ドラムｌＯの移動方向と同方向に１．２〜
２．０倍の周速度で回転させられる。

感光体ドラムｌＯは、導電基材１０ｂとその表面を覆う
感光体層１０ａとからなり、導電基材１０ｂは接地され
ている。

２４は前記導電性内［２２と導電基材ｆｏｂとの間にバ
イアス電圧を付与するバイアス電源で、導電性円筒２２
はこのバイアス電源２４を介して接地されている。

前述バイアス電源２４は帯電すべき電圧と同じ値に設定
された直流成分に交流成分を重畳した交流バイアス電圧
を供給する電源で、保護抵抗２８を介して導電性円筒２
２と感光体ドラム１０との間の間隙の大きさ、感光体ド
ラム１０に帯電する帯電電圧等によって異なるが、間隙
は０．１〜５ｍｍの間に保持され、帯電すべき電圧とほ
ぼ同じ５００〜ｔｏｏｏｖの直流成分に、Ｐｅａｋ　−
Ｐｅａｋ電圧（Ｖｐ−ｐ）として２００〜３５００Ｖの
交流成分を一重畳した交流バイアス電圧を供給すること
により、好ましい帯電条件を得ることができた。

なおバイアス電源２４は、ＤＣ成分は定電圧制御を、交
流成分は定電流制御を行っている。

２５は前記磁性粒子２１を貯蔵部を形成するケーシング
で、このケーシング２５内に前記導電性円筒２２とマグ
ネット２３が配置されており、またケーシング２５の出
口には規制板２６が設けてあって、導電性円筒２２に付
着して搬出される磁性粒子２１層の厚さを規制するよう
になっていて、感光体ドラム１０と導電性円筒２２との
間隙は厚さを規制された磁性粒子２１層で接続される。

次に前述した帯電装ｆｆ１ｉ！２０の動作について説明
する。

感光体ドラムｌＯを矢示方向に回転させながら導電性円
筒２２を矢示同方向に感光体ドラムＩＯの周速度の１．
２〜２．０倍の周速度で回転させると、導電性円筒２２
に付着・搬送される磁性粒子２１層はマグネット２２の
磁力線により導電性円筒２２上の感光体ドラム１０との
対向位置で磁気的に連結して一種のブラシ状になり、い
わゆる磁気ブラシが形成される。

そして磁気ブラシは導電性円筒２２の回転方向に搬送さ
れて感光体ドラムｌＯの感光体層１０ａに接触し摺擦す
る。導電性円筒２２と感光体ドラムＩＯとの間には前記
交流バイアス電圧がかけられているので、導電性の磁性
粒子２１を経て感光体層１０ａに電荷が注入されて帯電
が行われる。この場合特にバイアス電圧を交流バイアス
電圧としているので、磁気ブラシからの電荷注入に振動
を与えることになり、極めて安定した均一な帯電を行う
ことができる。

撹拌板２７は磁性粒子２１の偏りを修正する板状部材を
軸の回りに有する回転体である。

なお、以上の実施例において、スリーブ２に印加する交
流電圧成分の周波数と電圧を変化させた結果を第３図に
示した。

第３図において、縦線で陰を有した範囲が絶縁破壊の生
じ易い範囲、斜線で陰を付した範囲が帯電ムラを生じ易
い範囲であり、陰を付してない範囲が安定して帯電の得
られる好ましい範囲である。

図から明らかなように、好ましい範囲は、交流電圧成分
の変化によって多少変化する。なお、交流電圧成分の波
形は、正弦波に限らず、矩形波や三角波であってもよい
。また第３図において、散点状の陰を施した低周波領域
は、周波数が低いために帯電ムラが生ずるようになる範
囲である。

本実施例において非帯電とするには、バイアス電圧の直
流成分を零とすることによって行うことができる。また
、マグネット２２の磁極のＮＳ方向を感光体ドラムＩＯ
の対向部の接線と平行となるよう回動させると、磁気ブ
ラシの穂が水平磁界により感光体ドラム１０との対向部
の接線方向と平行となり、磁気ブラシの先端は感光体ド
ラムＩＯより離されるので非帯電とすることができる。

なお、長期使用によって感光体ドラム１０表面にクリー
ニングされずに残留したトナーの磁性粒子２１層内への
混入が多くなると磁気ブラシの抵抗が高くなり帯電効率
が損なわれるので、トナーの混入を防止しなければなら
ない。これには、磁性粒子をトナーと摩擦帯電するよう
に設計し帯電装置２０内にトナーを引きつる電界を生じ
る電圧を印加した回収ローラを設けて混入したトナーを
電界的に吸着させ回収することができる。また、導電性
円筒２２に印加する直流バイアス電圧の極性がトナー帯
電と同極性の場合は帯電時、トナーが感光体に付着し易
くトナー混入を防止できる。特に反転現像を行う画像形
成装置のように感光体ドラム１゜の帯電極性がトナーと
同極性の場合は現像器内のトナー極性と同じとなるため
に現像詩画像にかぶりとして現れず極めて好適な組合わ
せとなる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、感光体ドラムに直接電荷を注オゾンの
発生を防止し、バイアス電圧を交流バイアス電圧とした
ので、極めて安定した均一な帯電を行うことのできる帯
電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の帯電装置を備えた静電記録装置の構成
の概要を示す断面図、 第２図は本発明の帯電装置の一実施例を示す断、面図、 第３図は交流電圧成分の周波数と電圧を変化させたとき
の帯電特性図。 ＩＯ・・・感光体ドラム　　　　２ｏ・・・帯電装置２
１・・・磁性粒子　　　　　　２２・・・導電性円筒２
３・・・マグネット２４・・・バイアスｔａ２５・・・
ケーシング　　　　　２６・・・規制板２８・・・保護
抵抗

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　磁極を配置したマグネット外周を回転可能に配置され
   た円筒と、その円筒部分に付着した磁性粒子層からなる
   磁気ブラシを、像形成体の移動に対して移動・摺接させ
   、前記磁気ブラシにバイアス電圧を印加することで、前
   記像形成体の帯電を行う帯電装置において、 前記磁気ブラシに印加するバイアス電圧は直流成分を有
   する交流バイアス電圧であることを特徴とする帯電装置
   。