JPH06258918A

JPH06258918A - 磁気ブラシ帯電装置

Info

Publication number: JPH06258918A
Application number: JP4386393A
Authority: JP
Inventors: Kunio Shigeta; 邦男重田; Satoru Haneda; 哲羽根田; Yukie Hosogoesawa; 幸恵細越澤; Masakazu Fukuchi; 真和福地; Shizuo Morita; 静雄森田; Hiroyuki Nomori; 弘之野守
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】像形成体に十分な帯電を安定して均一に与え
ることができて、磁性粒子が像形成体面に付着すること
もない磁気ブラシ帯電装置の提供。【構成】磁性粒子を貯留する容器と、該容器内に該容
器の開口部から周面の一部を露出させて設けられ、内部
に複数の磁極を周方向に配設した磁石体を有して、該磁
石体との相対回転により磁性粒子を周面に付着させて搬
送する磁気ブラシ円筒と、該円筒に直流成分と交流成分
とを有するバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備
えて、前記円筒の搬送する磁性粒子を接触させて被帯電
体面を帯電させる磁気ブラシ帯電装置で、前記磁性粒子
に何れも飽和磁化が20〜100emu/gの範囲、平均粒径が30
〜100μmの範囲にあって、抵抗率が10⁸〜10¹¹Ωcmの範
囲にある粒子の10〜80重量％と抵抗率が10⁸Ωcmより小
さい粒子との混合粒子を用いた構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【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のに
用いる磁気ブラシ帯電装置に関する。

【０００２】磁気ブラシ帯電装置は、コロナ帯電器のよ
うな気体放電を行うことによる欠点のない帯電装置とし
て特開昭59-133569号公報により知られており、また磁
性粒子を表面に付着させて搬送する磁気ブラシ円筒に直
流成分と交流成分を有するバイアス電圧を印加して均一
な帯電が安定して行われるようにした磁気ブラシ帯電装
置が特開平4-21873号公報や同4-116674号公報によって
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の磁
気ブラシ帯電装置にはなお、像形成体に帯電不足や帯電
ムラあるいは磁性粒子の付着が生じ易いと云う問題があ
る。

【０００４】本発明は、上述の問題を解消するためにな
されたものであり、像形成体に十分な帯電を均一に与え
ることができて、磁性粒子が像形成体面に付着すること
もない磁気ブラシ帯電装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、磁気ブラ
シ帯電装置の前述の問題の原因が、磁気ブラシを形成す
る磁性粒子の抵抗率が大きいと、磁気ブラシ円筒から磁
気ブラシを介する像形成体への電荷の注入が不十分とな
り、バイアス電圧による反転現像で磁性粒子が像形成体
に付着するようになるし、反対に抵抗率が小さいと、像
形成体の光導電体層に傷があった場合、その部分に磁気
ブラシを介し電流がリークするため像形成体にバンディ
ングと称する磁気ブラシの接触線方向の帯状の帯電不良
が生ずるようになること、また磁性粒子の飽和磁化が高
いと、磁気ブラシの穂が粗くて硬いものになってリング
マーク状や掃き目状の帯電ムラを生じさせるようになる
し、反対に飽和磁化が低いと、磁気ブラシ円筒の磁性粒
子に対する磁気束縛力が弱くなって磁性粒子が像形成体
に付着するようになること、また磁性粒子の粒径が大き
いと、磁性粒子を介する像形成体の帯電が磁性粒子の粒
径に対応したリング状に行われるため、リングマーク状
の帯電が分布した帯電ムラを生じさせるようになるし、
反対に粒径が小さいと、磁性粒子に対する磁気束縛力が
粒径の３乗に比例して弱くなって、磁性粒子が像形成体
に付着するようになること、にあると究明し、それから
磁気ブラシ現像装置で良好な画質の現像を行うのに効果
を奏すると特開昭62-34169号公報や同62-38476号公報に
よって提案されているフェライトキャリアのような磁性
粒子を磁気ブラシ帯電装置に用いると問題を解消し得る
可能性が高いと想到した結果、本発明を完成した。

【０００６】本発明は、磁性粒子を貯留する容器と、該
容器内に該容器の開口部から周面の一部を露出させて設
けられ、内部に複数の磁極を周方向に配設した磁石体を
有して、該磁石体との相対回転により磁性粒子を周面に
付着させて搬送する磁気ブラシ円筒と、該円筒に直流成
分と交流成分とを有するバイアス電圧を印加するバイア
ス電源とを備えて、前記円筒の搬送する磁性粒子を接触
させて被帯電体面を帯電させる磁気ブラシ帯電装置にお
いて、前記容器の貯留する磁性粒子を何れも飽和磁化が
20〜100emu/gの範囲、平均粒径が30〜100μmの範囲にあ
って、抵抗率が10⁸〜10¹¹Ωcmの範囲にある粒子の10〜8
0重量％と抵抗率が10⁸Ωcmより小さい粒子との混合とし
たこと、または前記容器の貯留する磁性粒子を何れも抵
抗率が10⁴〜10¹⁰Ωcmの範囲、平均粒径が30〜100μmの
範囲にあって、、飽和磁化が65emu/g以上の粒子の20〜8
0重量％と飽和磁化が65emu/gより小さい磁性粒子との混
合としたこと、または前記容器の貯留する磁性粒子を何
れも抵抗率が10⁴〜10¹⁰Ωcmの範囲、飽和磁化が20〜100
emu/gの範囲にあって、平均粒径が50μm以下の粒子の20
〜90重量％と平均粒径が50μmより大きい粒子との混合
としたことを特徴とする磁気ブラシ帯電装置にあり、こ
の構成によって前記目的を達成する。

【０００７】ここで、磁性粒子の飽和磁化は、磁性粒子
を0.25cm²×30mmの試料セルにタップしながら充填した
後、試料セルをピックアップコイルにつけて磁化器にセ
ットし、直流磁化特性自動記録装置「Type 3257」（横
河北辰電機製）を用いてＸ-Ｙレコーダにヒステリシス
カーブを画かせることによって得られる値であり、平均
粒径は、湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定
装置「ヘロス（HELOS）」（シンパテック（SYMPATEC）
社製）により測定される体積基準の平均粒径であって、
湿式分散機では測定に先立ち磁性粒子の数10mgを界面活
性剤と共に水50mlに分散させ、次いで超音波ホモジナイ
ザー（出力150Ｗ）で発熱による再凝集に注意しながら
１〜10分間分散させる前処理を行う。また、磁性粒子の
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によ
って得られる値である。

【０００８】

【作用】本発明の磁気ブラシ帯電装置の磁性粒子に抵抗
率が大きい粒子と小さい粒子の混合した粒子を用いたも
のは、抵抗率の小さい粒子を介し像形成体への電荷の注
入が十分に行われるから、像形成体の帯電が十分に行わ
れて、反転現像による像形成体への磁性粒子の付着を生
じさせることなく、像形成体に傷があっても、その部分
に電流がリークすることを抵抗率の大きい粒子が防止す
るから、像形成体にバンディングを生じさせることもな
いし、また、磁性粒子に飽和磁化が高い粒子と低い粒子
の混合した粒子を用いたものは、飽和磁化の低い粒子が
像形成体のリングマーク状や掃き目状の帯電ムラを均一
な帯電に変えて、飽和磁化の高い粒子が像形成体に付着
した磁性粒子を像形成体から除去するから、像形成体を
均一に帯電して像形成体に磁性粒子を付着させることな
く、また磁性粒子に平均粒径の大きい粒子と小さい粒子
の混合した粒子を用いたものも、平均粒径の小さい粒子
が像形成体のリングマーク状の帯電ムラを均一な帯電に
変えて、平均粒径の大きい粒子が像形成体に付着した磁
性粒子を像形成体から除去するから、像形成体を均一に
帯電して像形成体に磁性粒子を付着させることがない。

【０００９】なお、抵抗率の大きい粒子と小さい粒子の
混合した磁性粒子は、それら粒子の飽和磁化が20〜100e
mu/gの範囲、平均粒径が30〜100μmの範囲にあって、抵
抗率の大きい粒子の抵抗率が10⁸〜10¹¹Ωcmの範囲で混
合割合が10〜80重量％の範囲にあり、残りが10⁸Ωcmよ
り抵抗率の小さい粒子であることを必要とする。それ
は、抵抗率の大きい粒子と小さい粒子が均一に混合され
るためにはそれら粒子の飽和磁化と平均粒径が同様の値
でなくてはならず、その飽和磁化が20〜100emu/gの範囲
より低いと像形成体に磁性粒子が付着し易くなり、高い
とリングマーク状や掃き目状の帯電ムラが現れるように
なり、平均粒径が30〜100μmの範囲より小さいと像形成
体に磁性粒子が付着し易くなり、大きいとリングマーク
状の帯電ムラが現れるようになり、そして抵抗率の大き
い粒子の抵抗率が10¹¹Ωcmより大きくなったり、混合割
合が80重量％より多くなったりすると、像形成体に十分
な帯電を与えることができなくなって、磁性粒子の付着
が生じ易くなるし、抵抗率の大きい粒子の抵抗率が10⁸
Ωcmより小さくなったり、混合割合が10重量％より少な
くなったりすると、像形成体にバンディングが生じ易く
なるからである。

【００１０】また、飽和磁化の高い粒子と低い粒子の混
合した磁性粒子は、それら粒子の抵抗率が10⁴〜10¹⁰Ωc
mの範囲、平均粒径が30〜100μmの範囲にあって、飽和
磁化の高い粒子の飽和磁化が65emu/g以上で混合割合が2
0〜80重量％の範囲にあり、残りが65emu/gより低い飽和
磁化の粒子であることを必要とする。これも飽和磁化の
高い粒子と低い粒子が均一に混合されるためにはそれら
粒子の抵抗率と平均粒径とが同様の値であることを必要
とし、その抵抗率が10⁴〜10¹⁰Ωcmの範囲より小さいと
像形成体の傷でバンディングを生じさせるようになり、
大きいと像形成体を十分に帯電させることができなくな
り、平均粒径が30〜100μmの範囲より小さいと像形成体
に磁性粒子が付着し易くなり、大きいとリングマーク状
の帯電ムラが現れるようになり、そして飽和磁化の高い
粒子の混合割合が80重量％を超すと、像形成体にリング
マーク状や掃き目状の帯電ムラが生じ易くなるし、飽和
磁化の高い粒子の飽和磁化が65emu/gより低くなったり
混合割合が20重量％より少なくなったりすると、像形成
体に磁性粒子が付着し易くなるからである。

【００１１】また、平均粒径の小さい粒子と大きい粒子
の混合した磁性粒子は、それら粒子の抵抗率が10⁴〜10
¹⁰Ωcmの範囲、飽和磁化が20〜100emu/gの範囲にあっ
て、平均粒径の小さい粒子の平均粒径が50μm以下で混
合割合が20〜90重量％の範囲にあり、残りが50μmより
大きい平均粒径の粒子であることを必要とする。これ
も、平均粒径の小さい粒子と大きい粒子が均一に混合す
るためにそれら粒子の抵抗率や飽和磁化が同様の値であ
ることを必要とし、その抵抗率が10⁴〜10¹⁰Ωcmの範囲
より小さいと像形成体の傷でバンディングを生じさせる
ようになり、大きいと像形成体を十分に帯電させること
ができなくなり、飽和磁化が20〜100emu/gの範囲より低
いと像形成体に磁性粒子が付着し易くなり、高いとリン
グマーク状や掃き目状の帯電ムラが現れるようになり、
そして平均粒径の小さい粒子の平均粒径が50μmを超え
たり、混合割合が20重量％より少なくなると、像形成体
にリングマーク状の帯電ムラが生ずるようになるし、平
均粒径の小さい粒子の混合割合が80重量％より多くなる
と、像形成体に磁性粒子が付着し易くなるからである。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１３】図１は本発明の帯電装置を用いた画像形成
装置の概要構成断面図、図２は本発明の帯電装置部分を
示す図１の部分拡大図、図３は磁気ブラシ円筒に印加す
るバイアス電圧の交流成分の好ましい範囲を示すグラフ
である。

【００１４】図１，図２において、１は矢印方向（時計
方向）に回転する像形成体で、その周囲には後述する帯
電装置２、除電器３、不図示の露光装置からの像露光Ｌ
の入射部、現像器４、転写ローラ５、クリーニング装置
６等が設けられている。

【００１５】この画像形成装置の画像形成プロセスは以
下のように行われる。不図示の操作部よりコピー開始指
令が不図示の制御部に入力されると、制御部の制御によ
って像形成体１は矢印方向に回転し、その表面を帯電装
置２によって一様に帯電される。除電器３は例えばＬＥ
Ｄアレイから成り、制御部の制御によって駆動されて、
像形成体１の表面の像露光Ｌの入射領域外の枠部分の帯
電を消去する。この除電器３は、帯電装置２による帯電
が現像器４に用いられているトナーの帯電と同極性で、
像形成体１の表面の像露光Ｌが入射した部分にトナーが
付着させられる反転現像の場合には、不要となる。

【００１６】像形成体１の帯電面にスリット露光装置や
レーザビームスキャナーによって像露光Ｌが入射されて
静電像が形成され、その静電像を現像器４が像形成体１
の帯電と逆極性または同極性に帯電したトナーによって
正規現像または反転現像する。

【００１７】図示例の現像器４は、トナーと磁性キャリ
アの混合した２成分現像剤から成る磁気ブラシを現像ロ
ーラ41上に形成して矢印方向に搬送し、現像ローラ41に
像形成体１の帯電と逆極性のバイアス電圧を正規現像の
場合はかぶり防止用として、また反転現像の場合はトナ
ーの静電像への付着促進用として印加して現像する磁気
ブラシ現像装置であるが、１成分現像剤を用いるもので
も、現像ローラ41上に像形成体１と非接触の現像剤層を
形成して搬送し、現像ローラ41に印加するバイアス電圧
に交流成分も加えて、現像ローラ41が像形成体１に近接
する現像域で現像剤層からトナーを飛翔させて静電像に
付着させる非接触現像を行うものでもよい。

【００１８】像形成体１に現像によって形成されたトナ
ー像は給紙カセット７から給紙ローラ71によって送り出
され、レジストローラ８によって転写ローラ５の対向位
置へと送り込まれた記録紙Ｐに転写ローラ５の作用によ
って転写される。そして、記録紙Ｐは像形成体１から分
離され搬送手段９によって不図示の定着装置に送られて
トナー像を定着された後に機外に排出される。転写後の
像形成体１の表面はクリーニング装置６によって残留ト
ナーを除去された後、再び次の像形成プロセスに用いら
れる。

【００１９】詳細を図２に示した帯電装置２は容器21内
に容器21の開口部から周面の一部を覗かせて非磁性導電
性材料から成り、内部に静止の磁石体22を有する磁気ブ
ラシ円筒23が矢印方向に回転可能に設けられていて、磁
気ブラシ円筒23はバイアス電源24によって保護抵抗25を
介して像形成体１の帯電と同極性の直流成分と交流成分
とから成るバイアス電圧の印加が可能であり、容器21内
に磁性粒子26が貯留されて、磁気ブラシ円筒23が矢印方
向に回転することにより、表面に磁性粒子26を吸着して
矢印方向に搬送し、その搬送される磁性粒子26が量を非
磁性もしくは磁性材料から成るドクタブレード27によっ
て規制されて磁気ブラシ26ａを形成し、その磁気ブラシ
26ａが矢印方向に回転する像形成体１の面を摺擦して磁
気ブラシ円筒23にバイアス電源24から印加されているバ
イアス電圧の直流成分とほぼ同じ電圧に帯電させる。28
は容器21内に設けられて回転させられる撹拌部材で、容
器21内の磁性粒子26の偏在を防止すると共に混合を均一
にする。

【００２０】図２の例に限らず、磁石体22が周方向の等
分位置にＮ，Ｓ磁極を有して磁性粒子26の搬送方向と逆
方向に回転するもので、磁気ブラシ円筒23が静止するも
のでも磁石体22と逆方向に回転するものでもよい。ま
た、磁気ブラシ円筒23や磁石体22の上述の回転方向は、
磁気ブラシ円筒23が像形成体１に対向した位置の磁気ブ
ラシの搬送方向を像形成体１の移動方向と逆方向とする
ものでもよい。しかし、像形成体１の帯電の均一性や像
形成体１の摺擦位置を通過した磁気ブラシ26ａの容器21
内への還元性さらには像形成体１等の耐久性の点で好ま
しいのは、磁気ブラシの上述の搬送方向が像形成体１の
移動方向と同方向であり、更に搬送速度が像形成体１の
移動速度の1.2〜2.0倍であることが好ましい。

【００２１】また、磁気ブラシ円筒23が像形成体１に対
向する間隙は0.1〜５mmの範囲に設定することができ、
この範囲より狭くなると像形成体１等の耐久性が早く低
下するようになるか、像形成体１を適当に摺擦する磁気
ブラシの形成が困難になるし、逆に広くなると磁気ブラ
シで像形成体１を均一に摺擦すること、したがって像形
成体１を均一に帯電させることが困難になる。そして、
磁気ブラシ円筒23に印加するバイアス電圧は、直流成分
は像形成体１の帯電電圧と等しい−500〜−1000Ｖの範
囲が適当であるが、交流成分は図３に示した白抜き範囲
とするのが安定して帯電が行われる点で好ましい。図３
の縦線で陰を有した範囲は絶縁破壊の生じ易い範囲、斜
線で陰を付した範囲は帯電むらを生じ易い範囲、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。交流成分の波形は、
正弦波に限らず、矩形波や三角波等であってもよい。

【００２２】容器21内に貯留する磁性粒子26として、先
に述べたような飽和磁化が20〜100emuの範囲、平均粒径
が30〜100μmの範囲にあって、抵抗率が10⁸〜10¹¹Ωcm
の範囲にある粒子の10〜80重量％と抵抗率が10⁸Ωcmよ
り小さくて飽和磁化と平均粒径は変わらない粒子とを混
合したものか、抵抗率が10⁴〜10¹⁰Ωcmの範囲、平均粒
径が30〜100μmの範囲にある飽和磁化が65emu/g以上の
粒子の20〜80重量％と飽和磁化が65emu/gより小さくて
抵抗率と平均粒径は変わらない磁性粒子とを混合したも
のか、抵抗率が10⁴〜10¹⁰Ωcmの範囲、飽和磁化が20〜1
00emu/gの範囲にある平均粒径が50μm以下の粒子の20〜
90重量％と平均粒径が50μmより大きくて抵抗率と飽和
磁化は変わらない粒子とを混合したものを用いる。これ
らの磁性粒子26の混合する各粒子は、従来の２成分現像
剤の磁性キャリア粒子と同様、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した粒子、あるいは樹
脂中に上述のような磁性体の微粒子を分散含有した粒子
を作って、それを公知の粒径選別手段で粒径選別し、さ
らに飽和磁化や抵抗率および平均粒径を測定して選別す
ることにより得ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のような磁気ブラシ帯電装置２によ
れば、像形成体１の表面を−500〜−1000Ｖの範囲の均
一な電位にムラなく帯電することができ、磁性粒子26が
像形成体１の表面に付着することも機内に飛散すること
もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電装置を用いた画像形成装置の概要
構成断面図である。

【図２】本発明の帯電装置部分を示す図１の部分拡大図
である。

【図３】磁気ブラシ円筒に印加するバイアス電圧の交流
成分の好ましい範囲を示すグラフである。

【符号の説明】

１像形成体２帯電装置 21 容器 22 磁石体 23 磁気ブラシ円筒 24 バイアス電源 25 保護抵抗 26 磁性粒子 26ａ磁気ブラシ 27 ドクタブレード 28 撹拌部材

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性粒子を貯留する容器と、該容器内に
該容器の開口部から周面の一部を露出させて設けられ、
内部に複数の磁極を周方向に配設した磁石体を有して、
該磁石体との相対回転により磁性粒子を周面に付着させ
て搬送する磁気ブラシ円筒と、該円筒に直流成分と交流
成分とを有するバイアス電圧を印加するバイアス電源と
を備えて、前記円筒の搬送する磁性粒子を接触させて被
帯電体面を帯電させる磁気ブラシ帯電装置において、前
記容器の貯留する磁性粒子を何れも飽和磁化が20〜100e
mu/gの範囲、平均粒径が30〜100μmの範囲にあって、抵
抗率が10⁸〜10¹¹Ωcmの範囲にある粒子の10〜80重量％
と抵抗率が10⁸Ωcmより小さい粒子との混合としたこと
を特徴とする磁気ブラシ帯電装置。
【請求項２】磁性粒子を貯留する容器と、該容器内に
該容器の開口部から周面の一部を露出させて設けられ、
内部に複数の磁極を周方向に配設した磁石体を有して、
該磁石体との相対回転により磁性粒子を周面に付着させ
て搬送する磁気ブラシ円筒と、該円筒に直流成分と交流
成分とを有するバイアス電圧を印加するバイアス電源と
を備えて、前記円筒の搬送する磁性粒子を接触させて被
帯電体面を帯電させる磁気ブラシ帯電装置において、前
記容器の貯留する磁性粒子を何れも抵抗率が10⁴〜10¹⁰
Ωcmの範囲、平均粒径が30〜100μmの範囲にあって、飽
和磁化が65emu/g以上の粒子の20〜80重量％と飽和磁化
が65emu/gより小さい磁性粒子との混合としたこと特徴
とする磁気ブラシ帯電装置。
【請求項３】磁性粒子を貯留する容器と、該容器内に
該容器の開口部から周面の一部を露出させて設けられ、
内部に複数の磁極を周方向に配設した磁石体を有して、
該磁石体との相対回転により磁性粒子を周面に付着させ
て搬送する磁気ブラシ円筒と、該円筒に直流成分と交流
成分とを有するバイアス電圧を印加するバイアス電源と
を備えて、前記円筒の搬送する磁性粒子を接触させて被
帯電体面を帯電させる磁気ブラシ帯電装置において、前
記容器の貯留する磁性粒子を何れも抵抗率が10⁴〜10¹⁰
Ωcmの範囲、飽和磁化が20〜100emu/gの範囲にあって、
平均粒径が50μm以下の粒子の20〜90重量％と平均粒径
が50μmより大きい粒子との混合としたことを特徴とす
る磁気ブラシ帯電装置。