JPH06194928A - Magnetic brush electrostatic charger - Google Patents

Magnetic brush electrostatic charger

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JPH06194928A
JPH06194928A JP34619192A JP34619192A JPH06194928A JP H06194928 A JPH06194928 A JP H06194928A JP 34619192 A JP34619192 A JP 34619192A JP 34619192 A JP34619192 A JP 34619192A JP H06194928 A JPH06194928 A JP H06194928A
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JP
Japan
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magnetic
particles
magnetic particles
charging
magnetic brush
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Pending
Application number
JP34619192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunio Shigeta
邦男 重田
Satoru Haneda
哲 羽根田
Yukie Hosokoshizawa
幸恵 細越澤
Masakazu Fukuchi
真和 福地
Shizuo Morita
静雄 森田
Hiroyuki Nomori
弘之 野守
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the electrostatic charger which can make extremely stable and uniform electrostatic charge without generating ozone and prevent the adhesion of magnetic particles to an image forming body by specifying the characteristics of the magnetic particles forming a magnetic brush. CONSTITUTION:The saturation magnetization sigma of the magnetic particles 21 forming the magnetic brush is 20 to 100emu/g and the average grain size R thereof is 30 to 100mum and 90wt.% of the magnetic particles are confined within a + or -10mum range from the average grain size. Further, sigma and R are 2X10<6=sigmaR<3=4X10<7>. The problem of unequal electrostatic charge is solved simply by reducing the average grain size of carrier particles, but the pickup of the particles to the surface of the image forming body and conversely the easy tendency to splashing are simultaneously liable to arise if the particles are too small. Then, 90wt.% of the magnetic particles are required to be confined within the + or -10mum range from the average grain size. Since an AC bias voltage is supplied from a bias power source 24, vibrations are applied to the charge implantation from the magnetic brush and the extremely stable and uniform electrostatic charge is possible.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine using a charging device using a magnetic brush for uniformly charging an image forming body.

【0002】[0002]

【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。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus, a corona charger has generally been used for charging an image forming body such as a photosensitive drum. This corona charger applies a high voltage to the discharge wire to generate a strong electric field around the discharge wire to perform gas discharge.Charging is performed by adsorbing the ions generated at that time to the image forming body. Be seen.

【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、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。
Since the corona charger used in such a conventional image forming apparatus can be charged without mechanical contact with the image forming body, it is said that the image forming body is not damaged during charging. Have advantages. However, since this corona charger uses a high voltage, there is a risk of electric shock or leakage, and ozone generated by gas discharge is harmful to humans, which shortens the life of the image forming body. Had. In addition, the charging potential of the corona charger is unstable because it is strongly affected by temperature and humidity. Furthermore, it takes several seconds for the corona charger to obtain a stable charging potential after high voltage input. However, this is a major drawback when an electrophotographic image forming apparatus is used as a communication terminal or an information processing apparatus.

【0004】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。
Many drawbacks of such corona chargers are:
The cause is that gas discharge is involved in charging.

【0005】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59-133569号に開示されている。
Therefore, as a charging device capable of charging the image forming body without causing a gas discharge like a corona charger and mechanically damaging the image forming body, a cylindrical body containing a magnet is used. Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-133569 discloses a charging device in which magnetic particles are adsorbed on a magnetic brush to form a magnetic brush, and the surface of the image forming body is rubbed with the magnetic brush to perform charging.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭59-133569号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せず帯電むらを生
じ、更に像形成体面に磁性粒子が付着し画質を損うとい
う問題点があった。
However, even in the charging device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-133569, the image forming body is not completely stably and uniformly charged, resulting in uneven charging, and further image formation. There is a problem that magnetic particles adhere to the surface of the formed body and impair the image quality.

【0007】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を行うことがで
き、像形成体への磁性粒子の付着がなく画質のよい画像
を与える帯電装置を提供することを目的とする。
The present invention solves these problems and can perform extremely stable and uniform charging without generation of ozone, and there is no adhesion of magnetic particles to the image forming body to give an image of good quality. The purpose is to provide a device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】課題解決にあたり、帯電
むらの形態は剛直な磁気ブラシに基く掃き目が主であ
り、磁性粒子の1個当りの磁化を弱め磁気ブラシの剛直
さを柔げ、かつ密にする必要がある。
[Means for Solving the Problems] In solving the problems, the form of uneven charging is mainly a sweep based on a rigid magnetic brush, weakening the magnetization of each magnetic particle to soften the rigidity of the magnetic brush, And it needs to be dense.

【0009】一方像形成体面への磁性粒子付着について
は磁性粒子の帯電摺擦面からの脱離防止、即ち磁性粒子
の磁化を強め、粒子体積を大にして帯電装置の磁性粒子
束縛力を相対的に強化する必要がある。
On the other hand, with respect to the adhesion of magnetic particles to the surface of the image forming body, the magnetic particles are prevented from being detached from the charged rubbing surface, that is, the magnetization of the magnetic particles is strengthened to increase the particle volume and the magnetic particle binding force of the charging device is relatively increased. Need to be strengthened.

【0010】ここに課題解決を阻む相反的要因がある。
本発明においてはこの相反性を磁性粒子の粒状条件と磁
化の関係を特定することによって排除したものである。
There are reciprocal factors that prevent the solution of problems.
In the present invention, this reciprocity is eliminated by specifying the relationship between the granular condition of the magnetic particles and the magnetization.

【0011】即ち本発明は;磁極を配置したマグネット
の外周を包んで自由に回転する円筒(以後スリーブと称
す)上に、磁性粒子よりなる磁気ブラシを形成し、該磁
気ブラシに直流成分を有する交流バイアス電圧を印加
し、回転する像形成体面に接触、摺擦して電荷を与える
帯電装置において、前記磁気ブラシを形成する磁性粒子
が、その飽和磁化σが20〜100emu/g、平均粒径Rが30〜
100μm、かつ平均粒径から±10μmの範囲内に磁性粒子
の90wt%が収っており、更に前記σ及びRについて2×
106≦σR3≦4×107であることを特徴とする磁気ブラ
シ帯電装置によって本発明の課題を解決した。
That is, according to the present invention, a magnetic brush made of magnetic particles is formed on a freely rotating cylinder (hereinafter referred to as a sleeve) that encloses the outer circumference of a magnet in which magnetic poles are arranged, and the magnetic brush has a DC component. In a charging device that applies an AC bias voltage and contacts the rotating image forming body surface to give an electric charge by rubbing, the magnetic particles forming the magnetic brush have a saturation magnetization σ of 20 to 100 emu / g, and an average particle diameter. R is 30 ~
90 wt% of the magnetic particles are within 100 μm and within ± 10 μm from the average particle size, and 2 × for σ and R.
The problem of the present invention is solved by a magnetic brush charging device characterized in that 10 6 ≦ σR 3 ≦ 4 × 10 7 .

【0012】:発明構成及び作用効果: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Rが
大きいと、スリーブ上に形成される磁気ブラシの穂の状
態が荒く、電界により振動を与えながら帯電しても、磁
気ブラシ自体にむらが現れ易く、帯電むらを生ずる。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、平均粒径30〜100μmでその効果があり、
特に50〜70μmにおいて、実質的に上記問題が生じなく
なる。しかし、粒子が細か過ぎると帯電時像形成体面へ
の付着、同時に逆に飛散し易くなる。
Inventive constitution and action and effect: First, the particle diameter of the magnetic particles will be described. Generally, when the average particle diameter R of the magnetic particles is large, the state of the ears of the magnetic brush formed on the sleeve becomes rough and the magnetic brush vibrates. Even if the toner is charged while being charged, unevenness is likely to appear on the magnetic brush itself, resulting in uneven charging. To solve this problem, the average particle size of the carrier particles should be reduced, and the effect is obtained with an average particle size of 30 to 100 μm.
Particularly, in the range of 50 to 70 μm, the above problem does not substantially occur. However, if the particles are too fine, they tend to adhere to the surface of the image forming body at the time of charging and, at the same time, easily scatter.

【0013】従って粒径分布としては過大、過小の粒子
を除き、また非磁性物等の夾雑物が混在するときは洗
浄、濾別或は電磁的手法によって除去し、かつ粒子の磁
化が粒子体積即ち粒径の3乗に比例して激しく変動する
ことを踏えて、平均粒径Rから±10μmの範囲内に磁性
粒子の90wt%を収めることが必要である。
Therefore, particles having an excessively large or small particle size distribution are removed, and when contaminants such as non-magnetic materials are mixed, the particles are removed by washing, filtering, or an electromagnetic method, and the magnetization of the particles has a particle volume. That is, it is necessary to keep 90 wt% of the magnetic particles within the range of ± 10 μm from the average particle size R, taking into consideration that the particle size changes to the third power and that it fluctuates drastically.

【0014】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、樹脂中に磁性体微粒子を分散含有した粒子を従
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。
Such a magnetic particle is a metal such as iron, chromium, nickel, cobalt or the like, or a compound or alloy thereof, such as iron tetroxide, γ-oxidation, which is the same as in a conventional magnetic carrier particle. Ferric iron, chromium dioxide, manganese oxide, ferrite, manganese-copper alloy,
The ferromagnetic particles or the surfaces of these magnetic particles are coated with a resin such as styrene resin, vinyl resin, ethylene resin, rosin-modified resin, acrylic resin, polyamide resin, epoxy resin, polyester resin, etc. Alternatively, particles obtained by dispersing magnetic fine particles in a resin can be obtained by particle size selection by a conventionally known average particle size selection means.

【0015】更に磁性粒子の形状としては、少くとも長
軸と短軸の比が2以下の球形が好ましく、また見掛密度
は3〜6g/cm3、更に4〜5g/cm3が好ましい。
Further, the shape of the magnetic particles is preferably a sphere having a ratio of the major axis to the minor axis of 2 or less, and an apparent density of 3 to 6 g / cm 3, more preferably 4 to 5 g / cm 3 .

【0016】前記、磁性粒子を球状に形成することは、
スリーブ上に形成される磁性粒子層が均一となり、また
スリーブ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。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
厚のむらの発生を防止する、(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ッジ部が無くな
って、エッジ部への電界の集中が起こらなくなり、その
結果、磁性粒子を搬送するスリーブ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むらが
起こらない。
Forming the magnetic particles in a spherical shape is as follows.
The magnetic particle layer formed on the sleeve becomes uniform, and a high bias voltage can be uniformly applied to the sleeve. That is, the fact that the magnetic particles are spherical is
(1) Generally, magnetic particles are easily magnetized and adsorbed in the long-axis direction, but the spheroidization eliminates the directionality thereof, so that a layer is uniformly formed, and a locally low resistance region or uneven layer thickness is generated. (2) Along with the high resistance of the magnetic particles, there is no edge portion as seen in conventional particles, and the concentration of the electric field on the edge portions does not occur, and as a result, it is high in the sleeve that carries the magnetic particles. Even when a bias voltage is applied, the surface of the image bearing member is uniformly discharged and uneven charging does not occur.

【0017】以上のような効果を奏する球形粒子の抵抗
率は104〜1010Ω・cm、特に106〜108Ω・cmである帯電性
の磁性粒子が好ましい。この抵抗率は、粒子を0.50cm2
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1kg/cm2の荷重を掛け、荷重と底面電極
との間に1000V/cm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、スリーブ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の
付着、バイアス電圧のブレークダウンが起こり易くな
る。又、抵抗率が高すぎると電荷注入が行われず帯電が
行われない。
Spherical particles having the above-mentioned effects have a resistivity of 10 4 to 10 10 Ω · cm, particularly 10 6 to 10 8 Ω · cm. This resistivity is 0.50 cm 2 for particles
Current after applying a load of 1 kg / cm 2 on the packed particles after putting them in a container having a cross-sectional area of 1 and applying a voltage that generates an electric field of 1000 V / cm between the load and the bottom electrode. It is a value obtained by reading the value.If this resistivity is low, when a bias voltage is applied to the sleeve,
The electric charge is injected into the magnetic particles, so that the magnetic particles are easily attached to the surface of the image carrier and the breakdown of the bias voltage easily occurs. If the resistivity is too high, charge injection is not performed and charging is not performed.

【0018】以上のように諸元が調整された磁性粒子の
磁化σは20〜100emu/gであることが必要であり、好まし
くは40〜80emu/gである。
The magnetization σ of the magnetic particles whose specifications have been adjusted as described above needs to be 20 to 100 emu / g, preferably 40 to 80 emu / g.

【0019】更に磁化σに関しては前記したように本発
明の目的に対し、二律背反的な強弱の効果を併せもつこ
とが要求され、かつ粒径がその3乗で関与することか
ら、平均粒径R(μm)と磁化σ(emu/g)の間には、 2×106≦σR3≦4×107 の制約を嵌ることが必要となる。
Further, as to the magnetization σ, as described above, for the purpose of the present invention, it is required to have a trade-off between the strength and the strength, and the particle size is related to the cube of the particle size. It is necessary to fit the constraint of 2 × 10 6 ≦ σR 3 ≦ 4 × 10 7 between (μm) and the magnetization σ (emu / g).

【0020】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スリーブに関す
る条件について述べる。
The above are the conditions for the magnetic particles, and next, the conditions for the sleeve for forming the particle layer and charging the image carrier will be described.

【0021】スリーブは、バイアス電圧を印加し得るス
リーブが用いられるが、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マグネットが設
けられている構造のものが好ましい。このようなスリー
ブにおいては、回転マグネット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マグネットの回転による磁性粒
子の搬送速度は、像形成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。同方向搬送は反対
方向の場合よりも帯電の均一性に優れている。しかし、
それらに限定されるものではない。
As the sleeve, a sleeve to which a bias voltage can be applied is used. Particularly, it is preferable that the sleeve has a structure in which a magnet having a plurality of magnetic poles is provided inside the sleeve having a particle layer formed on the surface thereof. In such a sleeve, due to the relative rotation with the rotating magnet, the particle layer formed on the surface of the sleeve becomes wavy and moves, so that new magnetic particles are supplied one after another, and the surface of the sleeve is supplied. Even if there is some unevenness in the layer thickness of the particle layer, its effect is sufficiently covered so that it is not a practical problem due to the corrugation. Further, it is preferable that the transport speed of the magnetic particles due to the rotation of the sleeve or the rotation of the magnet is almost the same as or faster than the moving speed of the image forming body. Further, the transport direction by the rotation of the sleeve is preferably the same direction. The same-direction conveyance is superior to the opposite direction in charging uniformity. But,
It is not limited to them.

【0022】また、スリーブ上に形成する粒子層の厚さ
は、規制板によって十分に掻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、スリーブと像形成体
との間隙は100〜5000μmが好ましい。これによって磁気
ブラシの摺擦による掃き目防止に寄与することができ
る。スリーブと像形成体の表面間隙が100μmよりも狭く
なると、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むらが起き易
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、スリーブと像形成体の間隙
が好ましい範囲を逸脱すると、それに対して搬送担体上
の粒子層の厚さを適当に保つことができなくなる。
Further, the thickness of the particle layer formed on the sleeve is preferably such that it is sufficiently scraped off by the regulating plate to form a uniform layer, and the gap between the sleeve and the image forming body is 100. ˜5000 μm is preferred. This can contribute to preventing sweeping due to rubbing of the magnetic brush. If the surface gap between the sleeve and the image forming body becomes narrower than 100 μm, it becomes difficult to form the magnetic brush spikes that uniformly act on the surface, and it is also possible to supply sufficient magnetic particles to the charging section. If it disappears, stable charging will not be performed, and if the gap becomes much larger than 5000 μm, the particle layer will be rough and uneven charging will occur easily, and the charge injection effect will decrease and sufficient charging will be obtained. Will not be. In this way, if the gap between the sleeve and the image forming body deviates from the preferable range, the thickness of the particle layer on the carrier cannot be properly maintained.

【0023】[0023]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】図1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である。
FIG. 1 is a sectional view showing the outline of the construction of an electrostatic recording apparatus equipped with the charging device of the present invention.

【0025】図において、10は矢印方向(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
L、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。
In the figure, reference numeral 10 designates a photosensitive drum which is an image forming body which rotates in the direction of an arrow (clockwise direction), and a peripheral portion of which is a charging device 20, a static eliminator 12, and an image exposure L from an exposing device, A developing device 30, a transfer roller 13, a cleaning device 50 and the like are provided.

【0026】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
部に発信されると、制御部の制御により、感光体ドラム
10は矢印方向に回転を始める。感光体ドラム10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L
ED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10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L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。
The basic operation of the copy process of this embodiment is as follows.
When a copy start command is transmitted from an operation unit (not shown) to a control unit (not shown), the control unit controls the photosensitive drum.
10 starts rotating in the direction of the arrow. As the photosensitive drum 10 rotates, the peripheral surface of the photosensitive drum 10 is uniformly charged by the charging device 20 described later and passes through the static eliminator 12. The static eliminator 12 is controlled by the control unit so that the frame portion outside the image region is, for example, L
Irradiate with ED to remove electricity. However, the static eliminator 12 becomes unnecessary in the reversal development described later. An image is written on the photosensitive drum 10 by a scanning exposure device that scans an original image (not shown), an image writing device, or the like, for example, a laser beam L, and an electrostatic latent image corresponding to the image is formed. .

【0027】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
10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10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。
There is a two-component developer in the developing device 30, which is agitated by the agitating screws 33A and 33B, and then adheres to the outer periphery of the developing sleeve 31 which is outside the magnet roller 32 and rotates, and is a magnetic brush of the developer. Forming and developing sleeve
A predetermined bias voltage is applied to 31 and the photosensitive drum
Development takes place in the development area opposite 10. Here, regular development is performed when a latent image is formed using a general scanning optical system, and reversal development is normally performed when image exposure with a laser beam is performed. The electrostatic latent image on the photosensitive drum 10 is developed by the developing device 30 and becomes a visible toner image.

【0028】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によって繰出される。この繰出され
た記録紙Pは、感光体ドラム10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10
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10上のトナー像が記録紙P上に転写され、感
光体ドラム10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を経て図示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、熔
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10
の表面は、ブレード51等を備えたクリーニング装置50に
より掻落され清掃されて次回の複写に待機する。
The recording paper P is fed from the paper feed cassette 40 one by one by the first paper feed roller 41. The fed recording paper P is transferred to the photosensitive drum 10 by the second paper feed roller 42 which operates in synchronization with the toner image on the photosensitive drum 10.
Dispatched on. Then, by the action of the transfer roller 13, the toner image on the photoconductor drum 10 is transferred onto the recording paper P and separated from the photoconductor drum 10. The recording paper P on which the toner image has been transferred is sent to a fixing device (not shown) via the conveying means 80, is sandwiched by a heat fixing roller and a pressure roller, is fused and fixed, and is then discharged outside the device. A photoconductor drum 10 that rotates with the toner remaining without being transferred to the recording paper P.
The surface of the sheet is scraped off and cleaned by a cleaning device 50 having a blade 51 and the like, and stands by for the next copying.

【0029】図2は図1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フェ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50μ
m、比抵抗108Ω・cmに調整されている。
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the charging device 20 of the present invention used in the electrostatic recording apparatus of FIG. In the figure, 21 is a magnetic particle, and spherical ferrite particles coated so as to have conductivity are used. In addition, conductive magnetic resin particles obtained by pulverizing the magnetic particles and a resin as main components after thermal smelting can also be used. The outer shape is a true sphere and the particle size is 50μ to ensure good charging.
Adjusted to m and specific resistance of 10 8 Ω · cm.

【0030】22は非磁性金属で形成された導電性スリー
ブ、23は導電性スリーブ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
性スリーブ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。また、マグネット23は等極配置磁極とし
てもよいし回転してもよい。導電性スリーブ22は感光体
ドラム10との対向位置で感光体ドラム10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。
Reference numeral 22 is a conductive sleeve made of non-magnetic metal, 23 is a columnar magnet rod (roll) arranged inside the conductive sleeve 22, and this magnet 23 has an S pole and an N pole in the figure. The conductive sleeve 22 is magnetized to be arranged, and is rotatable with respect to the fixed magnet 23. Further, the magnet 23 may be a magnetic pole having an equal pole, or may be rotatable. The conductive sleeve 22 is rotated at a position facing the photosensitive drum 10 in the same direction as the moving direction of the photosensitive drum 10 at a peripheral speed of 1.2 to 2.0 times.

【0031】感光体ドラム10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。
The photosensitive drum 10 comprises a conductive base material 10b and a photosensitive material layer 10a covering the surface thereof, and the conductive base material 10b is grounded.

【0032】24は前記導電性スリーブ22と導電基材10b
との間にバイアス電圧を付与するバイアス電源で、導電
性スリーブ22はこのバイアス電源24を介して接地されて
いる。
Reference numeral 24 denotes the conductive sleeve 22 and the conductive base material 10b.
A bias power source for applying a bias voltage between the conductive sleeve 22 and the conductive sleeve 22 is grounded via the bias power source 24.

【0033】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ある。前記交流バイアス電
圧は導電性スリーブ22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500〜1000Vの直流成分に、Peak−Peak
電圧(Vp−p)として200〜3500Vの交流成分を重畳した
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。
The bias power source 24 is a power source for supplying an AC bias voltage in which an AC component is superposed on a DC component set to the same value as the voltage to be charged. The AC bias voltage varies depending on the size of the gap between the conductive sleeve 22 and the photoconductor drum 10, the charging voltage charged on the photoconductor drum 10, and the like, but the gap is held between 0.1 to 5 mm and charged. To the DC component of 500 to 1000V, which is almost the same as the power voltage, Peak-Peak
By supplying an AC bias voltage in which an AC component of 200 to 3500V is superimposed as the voltage (Vp-p), a preferable charging condition could be obtained.

【0034】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。
The bias power source 24 performs constant voltage control for DC components and constant current control for AC components.

【0035】25は前記磁性粒子21の貯蔵部を形成するケ
ーシングで,このケーシング25内に前記導電性スリーブ
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、導電性スリーブ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と導電性スリーブ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。
Reference numeral 25 denotes a casing forming a storage portion for the magnetic particles 21, and the conductive sleeve is provided in the casing 25.
22 and magnet 23 are arranged, and also casing 25
A restriction plate 26 is provided at the outlet of the conductive sleeve 22.
The thickness of the magnetic particle 21 layer adhered to and discharged from the photosensitive drum 10 is regulated, and the gap between the photosensitive drum 10 and the conductive sleeve 22 is connected by the magnetic particle 21 layer whose thickness is regulated. .

【0036】次に前述した帯電装置20の動作について説
明する。
Next, the operation of the above-mentioned charging device 20 will be described.

【0037】感光体ドラム10を矢印方向に回転させなが
ら導電性スリーブ22を矢印同方向に感光体ドラム10の周
速度の1.2〜2.0倍の周速度で回転させると、導電性スリ
ーブ22に付着・搬送される磁性粒子21層はマグネット23
の磁力線により導電性スリーブ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
導電性スリーブ22の回転方向に搬送されて感光体ドラム
10の感光体層10aに接触し摺擦する。導電性スリーブ22
と感光体ドラム10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。
When the conductive sleeve 22 is rotated in the same direction as the arrow at a peripheral speed of 1.2 to 2.0 times the peripheral speed of the photosensitive drum 10 while rotating the photosensitive drum 10 in the arrow direction, the conductive sleeve 22 adheres to the conductive sleeve 22. 21 layers of magnetic particles being conveyed are magnets 23
Magnetic lines of magnetic force at the position facing the photoconductor drum 10 on the conductive sleeve 22 to form a kind of brush.
A so-called magnetic brush is formed. Then, the magnetic brush is conveyed in the rotating direction of the conductive sleeve 22 and is transferred to the photosensitive drum.
The photoconductor layer 10a of 10 is contacted and rubbed. Conductive sleeve 22
Since the AC bias voltage is applied between the photoconductor drum 10 and the photoconductor drum 10, the photoconductor layer passes through the conductive magnetic particles 21.
Electric charges are injected into 10a to be charged. In this case, since the AC bias voltage is used as the bias voltage in particular, the charge injection from the magnetic brush is vibrated, and extremely stable and uniform charging can be performed. The stirring plate 27 is a rotating body having a plate-shaped member that corrects the bias of the magnetic particles 21 around the axis.

【0038】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
果を図3に示した。
In the above embodiment, the sleeve 2
The results of changing the frequency and voltage of the AC voltage component applied to the are shown in FIG.

【0039】図3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む
ら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。また図3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
ために帯電むらが生ずるようになる範囲である。
In FIG. 3, the range shaded by vertical lines is the range where dielectric breakdown is likely to occur, the range shaded by diagonal lines is the range where uneven charging is likely to occur, and the range not shaded is stable. It is a preferable range where electrostatic charging is obtained. As is clear from the figure, the preferable range changes slightly depending on the change of the AC voltage component. The waveform of the AC voltage component is not limited to a sine wave, and may be a rectangular wave or a triangular wave. Further, in FIG. 3, the low-frequency region shaded with dots is a range where uneven charging occurs due to the low frequency.

【0040】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23の磁極のNS方向を感光体
ドラム10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10より離されるので非帯電とすることがで
きる。
In the present embodiment, non-charging can be performed by setting the DC component of the bias voltage to zero. Further, when the NS direction of the magnetic pole of the magnet 23 is rotated so as to be parallel to the tangent line of the facing portion of the photosensitive drum 10, the ears of the magnetic brush are parallel to the tangential direction of the facing portion of the photosensitive drum 10 due to the horizontal magnetic field. Since the tip of the magnetic brush is separated from the photoconductor drum 10, it can be uncharged.

【0041】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ける電
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、導電性スリーブ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10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
となるために現像時画像にかぶりとして現れず極めて好
適な組合せとなる。
The magnetic particles 21 of the toner remaining on the surface of the photoconductor drum 10 without being cleaned due to long-term use.
If the amount of toner mixed in the layer increases, the resistance of the magnetic brush increases and the charging efficiency is impaired. Therefore, it is necessary to prevent toner from mixing. To this end, magnetic particles are designed to be triboelectrically charged with the toner, and a collecting roller to which a voltage for generating an electric field for attracting the toner is applied is provided in the charging device 20 so that the mixed toner can be adsorbed and collected in an electric field. . Further, when the polarity of the DC bias voltage applied to the conductive sleeve 22 is the same as the toner charging, the toner easily adheres to the photoconductor during charging, and the toner mixing can be prevented. Particularly when the charging polarity of the photosensitive drum 10 is the same as that of the toner, as in an image forming apparatus that performs reversal development, the polarity is the same as the toner polarity in the developing device, and therefore a very suitable combination that does not appear as fogging in the image during development. Becomes

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、感光体ドラムに直接電
荷を注入するので、バイアス電圧を低くすることがで
き、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。
According to the present invention, since the charges are directly injected into the photosensitive drum, the bias voltage can be lowered, ozone is prevented from being generated, and the bias voltage is an AC bias voltage. It is possible to provide a charging device capable of performing uniform charging.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】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。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an outline of a configuration of an electrostatic recording device including a charging device of the present invention.

【図2】本発明の帯電装置の一実施例を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of a charging device of the present invention.

【図3】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。
FIG. 3 is a charging characteristic diagram when the frequency and voltage of an AC voltage component are changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 感光体ドラム 20 帯電装置 21 磁性粒子 22 導電性スリーブ 23 マグネット 24 バイアス電源 25 ケーシング 26 規制板 28 保護抵抗 10 Photoconductor drum 20 Charging device 21 Magnetic particles 22 Conductive sleeve 23 Magnet 24 Bias power supply 25 Casing 26 Regulator plate 28 Protective resistance

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福地 真和 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内 (72)発明者 森田 静雄 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内 (72)発明者 野守 弘之 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Masakazu Fukuchi 2970 Ishikawa-cho, Hachioji, Tokyo Konica stock company (72) Inventor Shizuo Morita 2970 Ishikawa-cho, Hachioji, Tokyo Konica stock company (72) Invention Noriyuki Hiroshi Nomori 2970 Ishikawa-cho, Hachioji City, Tokyo Konica Stock Company

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁極を配置したマグネットの外周を包ん
で自由に回転する円筒上に、磁性粒子よりなる磁気ブラ
シを形成し、該磁気ブラシに直流成分を有する交流バイ
アス電圧を印加し、回転する像形成体面に接触、摺擦し
て電荷を与える帯電装置において、前記磁気ブラシを形
成する磁性粒子が、その飽和磁化σが20〜100emu/g、平
均粒径Rが30〜100μm、かつ平均粒径から±10μmの範
囲内に磁性粒子の90wt%が収っており、更に前記σ及び
Rについて2×106≦σR3≦4×107であることを特徴
とする磁気ブラシ帯電装置。
1. A magnetic brush made of magnetic particles is formed on a freely rotating cylinder that encloses the outer circumference of a magnet in which magnetic poles are arranged, and an AC bias voltage having a DC component is applied to the magnetic brush to rotate the magnetic brush. In a charging device that gives electric charges by contacting and rubbing against the surface of an image forming body, the magnetic particles forming the magnetic brush have saturation magnetization σ of 20 to 100 emu / g, average particle size R of 30 to 100 μm, and average particle size. 90% by weight of the magnetic particles are within a range of ± 10 μm from the diameter, and further, 2 × 10 6 ≦ σR 3 ≦ 4 × 10 7 with respect to σ and R described above.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5659852A (en) * 1994-10-31 1997-08-19 Canon Kabushiki Kaisha Image forming method, image forming apparatus and process cartridge
EP0899621A2 (en) * 1997-08-26 1999-03-03 Canon Kabushiki Kaisha Charging apparatus and electrophotographic apparatus
US6272301B1 (en) 1998-09-22 2001-08-07 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus featuring a rotatable electroconductive foam member

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