JPH08129284A

JPH08129284A - 帯電装置

Info

Publication number: JPH08129284A
Application number: JP26706094A
Authority: JP
Inventors: Seiji Mashita; 精二真下; Harumi Ishiyama; 晴美石山; Tadashi Furuya; 正古屋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1996-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】帯電部材の磁性粒子が被帯電体へ付着するの
を防止し、磁性粒子に均一に電流を流す。【構成】被帯電体１を帯電するためにマグネット２１
上の磁性粒子２３を被帯電体１に接触させ、マグネット
２１を導電性とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ等の
電子写真装置に適用できる帯電装置に関するものであ
り、感光体のような被帯電体に帯電部材を接触させて帯
電を行なう帯電装置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、電子写真の帯電装置としては、コロ
ナ帯電器が使用されてきた。近年、これに代わって、接
触帯電装置が実用化されてきている。これは低オゾン、
低電力を目的としており、この中でも特に帯電部材とし
て導電ローラを用いたローラ帯電方式が帯電の安定性と
いう点から好ましく用いられている。

【０００３】ローラ帯電では、導電性の弾性ローラを被
帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによ
って被帯電体の帯電を行う。

【０００４】ローラ帯電においては、帯電は帯電部材か
ら被帯電体への放電によって主に行われるため、あるし
きい値電圧以上の電圧を印加することによって帯電が開
始される。例を示すと厚さ２５μｍのＯＰＣ感光体に対
して帯電ローラを加圧当接させた場合には、約６４０Ｖ
以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始
め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光体
表面電位が増加する。以後、このしきい値電圧を帯電開
始電圧Ｖｔｈと定義する。

【０００５】帯電の均一化を図るために特開昭６３−１
４９６６９号公報に開示されるように、感光体の所望の
帯電電位Ｖｄに相当するＤＣ電圧２×Ｖｔｈ以上のピー
ク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した電圧を接触帯電部材
に印加するＡＣ帯電方式が知られてる。これは、ＡＣに
よる電位のならし効果を目的としたものであり、被帯電
体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶｄに収束
し、環境等の外乱には影響されることはない。

【０００６】ところが、このような接触帯電装置におい
て、その本質的な帯電機構は、帯電部材から感光体への
放電現象を用いているため、帯電に必要とされる電圧は
感光体表面電位以上の値が必要とされ、微量のオゾンは
発生する。また、帯電均一化のためにＡＣ帯電を行った
場合には更なるオゾン量の発生、ＡＣ電圧の電界による
帯電部材と感光体の振動、騒音（以下ＡＣ帯電音と称
す）の発生、また、放電による感光体表面の劣化等が顕
著になり、新たな問題となっていた。

【０００７】また、ＡＣ帯電方式による問題を解決する
ためにＤＣ帯電方式が知られている。

【０００８】例えば、放電を用いる場合には感光体表面
電位Ｖｄを得るためには、帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈ
という必要とされる以上のＤＣ電圧が必要となる。この
ようにしてＤＣ電圧のみを接触帯電部材に印加して帯電
を行う方法をＤＣ帯電と称する。

【０００９】帯電方式として、感光体への電荷の直接注
入による帯電方式が、特願平０４−１５８１２８号公
報、特願平０５−０６６１５０号公報等に提案中であ
る。この帯電方式は、帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電磁
気ブラシ等の接触導電部材に電圧を印加し、表面に注入
層を設けた感光体上のフロート電極に電荷を注入して接
触注入帯電を行う方法である。具体的には、特願平０４
−１５８１２８号公報では、電荷注入層として、感光体
表面にアクリル樹脂に導電フィラーであるアンチモンド
ープで導電化したＳｎＯ₂ 粒子を分散したものを塗工し
て用いている。この帯電方式では、放電現象を用いない
ため、帯電に必要とされる電圧は所望する感光体表面電
位分のみのＤＣ電圧であり、オゾンの発生もない。さら
に、ＡＣ電圧を印加しないので、帯電音の発生もなく、
ローラ帯電方式と比べると、より低オゾン、低電圧の優
れた帯電方式である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】帯電部材として磁気ブ
ラシを使用した場合、従来は非磁性の回転可能な電極ス
リーブ内に設けた固定マグネットロールの磁力によりス
リーブに磁性粒子であるキャリアを付着させていた。し
かし、スリーブ上ではマグネットロール表面よりも磁力
が弱まるためキャリアが感光体へ付着するなどして磁気
ブラシ上のキャリアが減少していた。特に、注入帯電の
場合、キャリアが感光体に直接接触することで電荷を注
入するため、磁気ブラシのキャリアが減少することによ
りキャリアが感光体に充分に接触できなくなり、帯電不
良が発生していた。

【００１１】これを解決する方法として、マグネットロ
ール上に直接キャリアを付着させて磁気ブラシを形成し
回転する方法がある。この場合マグネット表面の磁力で
キャリアを磁気拘束するので、スリーブを介した場合よ
りも強い磁気拘束力を得ることができる。

【００１２】一方、現像器に回転マグネットロールを使
った場合は、現像ニップにおいてマグネットロール表面
と感光体との間に電界がかかれば良いため、必ずしもマ
グネットロール表面が導電である必要はない。従って、
本来絶縁性である現像用マグネットロールを帯電部材と
して用いて直接給電しただけでは、帯電不良が起きた
り、マグネットロールの抵抗ムラが画像にあらわれたり
して問題となっていた。

【００１３】

【発明の目的】本発明の目的は、マグネット上の磁性粒
子に均一に電流を流すことができる帯電装置を提供する
ことである。

【００１４】本発明の他の目的は、帯電部材の磁性粒子
が被帯電体へ付着するのを防止する帯電装置を提供する
ことである。

【００１５】本発明の他の目的は、帯電均一性を向上さ
せた帯電装置を提供することである。

【００１６】

【発明の構成】上記目的を達成するために、本発明は、
被帯電体を帯電するために、マグネットと、このマグネ
ット上に付着し被帯電体に接触する磁性粒子と、を備
え、電圧が印加された帯電部材を有する帯電装置におい
て、前記マグネットは、導電性であることを特徴とす
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１８】まず帯電装置を適用できる画像形成装置の
説明をする。

【００１９】図２は画像形成措置の一例の概略構成図で
ある。本実施例の画像形成装置は電子写真プロセス利用
のレーザビームプリンタである。

【００２０】１は像担持体としての回転ドラム型の電子
写真感光体である。本実施例は直径３０ｍｍの負帯電極
性のＯＰＣ感光体であり、矢印の時計方向に１００ｍｍ
／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって回転駆
動される。

【００２１】２は感光体１に当接された接触帯電部材と
しての磁気ブラシである。

【００２２】この感光体１の帯電面に対してレーザダイ
オード・ポリゴンミラー等を含む不図示のレーザビーム
スキャナから出力される目的の画像情報の時系列電気デ
ジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザビーム
による走査露光Ｌがなされ、感光体１の周面に対して目
的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。その帯
電潜像は負に帯電された磁性一成分絶縁トナーを用いた
現像装置３によりトナー像として反転現像される。３ａ
はマグネットを内包する直径１６ｍｍの非磁性現像スリ
ーブであり、この現像スリーブに上記のネガトナーをコ
ートし、感光体１表面との距離を３００μｍに固定した
状態で、感光体１と等速で回転させ、スリーブ３ａに現
像バイアス電源Ｓ２より現像バイアス電圧を印加する。
電圧は、−５００ＶのＤＣ電圧と、周波数１８００Ｈ
ｚ、ピーク間電圧１６００Ｖの矩形のＡＣ電圧を重畳し
たものを用い、スリーブ３ａと感光体１の間でジャンピ
ング現像を行なわせる。

【００２３】一方、不図示の給紙部から記録材としての
転写材ｐが供給されて、感光体１と、これに所定の押圧
力で当接された接触転写手段としての中抵抗の転写ロー
ラ４との圧接ニップ部（転写部）Ｔに所定のタイミング
にて導入される。転写ローラ４には転写バイアス印加電
源Ｓ３から所定の転写バイアス電圧が印加される。本実
施例ではローラ抵抗値は５×１０⁸ Ωのものを用い、＋
２０００ＶのＤＣ電圧を印加して転写を行なった。

【００２４】転写部Ｔに導入された転写材Ｐはローラ４
と感光体１の間を挟持搬送されて、この表面側に感光体
１の表面に形成担持されているトナー画像が順次に静電
気力と押し圧力にて転写されていく。

【００２５】トナー画像の転写をうけた転写材Ｐは感光
体１の面から分離されて熱定着方式等の定着装置５へ導
入されてトナー画像の定着をうけ、画像形成物（プリン
ト）として装置外へ排出される。

【００２６】また転写材Ｐに対するトナー画像転写後の
感光体面はクリーニング装置６により残留トナー等の付
着汚染物の除去をうけて清掃され繰り返して作像に供さ
れる。

【００２７】本実施例の画像形成装置は、感光体１・接
触帯電部材２・現像装置３・クリーニング装置６の４つ
のプロセス機器をカートリッジ２０に包含させて画像形
成装置本体に対して一括して着脱交換自在のカートリッ
ジ方式の装置であるが、これに限るものではなく、カー
トリッジ２０は、感光体１と少なくとも１つのプロセス
機器を備えれば良い。なお帯電部材２に電圧を印加する
電源は、装置本体に設けられ、カートリッジ２０を装置
本体に装着するとはじめて電源から帯電部材２へ電圧を
印加できるようになっている。

【００２８】次に本実施例で用いた感光体について述べ
る。

【００２９】感光体は、負帯電極性のＯＰＣ感光体であ
り、直径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム上に機能層
を５層設ける。

【００３０】第１層は、下引き層であり、接地されたア
ルミニウムのような導電性基体上にアルミニウム基体の
欠陥等をならすため、またレーザ露光の反射によるモア
レの発生を防止するために設けられている厚さ２０μｍ
の導電層である。

【００３１】第２層は、正電荷注入防止層であり、アル
ミニウム基体から注入された正電荷が感光体表面に帯電
された負電荷を打ち消すことを防止する役割を果たし、
アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって１０
⁶ Ωｃｍ程度に抵抗調整された厚さ約１μｍの中抵抗層
である。

【００３２】第３層は、電荷発生層であり、ジスアゾ系
の顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層であり、
レーザ露光を受けることによって正負の電荷対を発生す
る。

【００３３】第４層は、電荷輸送層であり、ポリカーボ
ネート樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、Ｐ型半
導体である。したがって、感光体表面に帯電された負電
荷はこの層を移動することはできず、電荷発生層で発生
した正電荷のみを感光体表面に輸送することができる。

【００３４】第５層は、電荷注入層であり、光硬化性の
アクリル樹脂にＳｎＯ₂ 超微粒子を分散したものであ
る。具体的には、アンチモンをドーピングし、低抵抗化
した粒径約０．０３μｍのＳｎＯ₂ 粒子を樹脂に対して
７０ｗｔ％分散したものである。また、帯電方式がマグ
ネットロール回転系の場合、スリーブ系（マグネットロ
ール上にスリーブ）に比べ帯電部材のキャリアの穂が硬
くなるため、テフロンを２６％分散し滑りをよくするこ
とでキャアを動き易くしている。

【００３５】（実施例１）本実施例で用いた磁気ブラシ
帯電器を図１に示す。本実施例のマグネットロールは、
強磁性体に導電粒子を混入し導電性にしたことを特徴と
する。

【００３６】このマグネットロールは等極８極、直径１
８ｍｍで長手方向の長さが２３０ｍｍのゴム磁石である
が、この磁石を製造する際、ゴムバインダー２４とフェ
ライト粉末２５に導電粒子としてカーボンブラック２６
を５０ｗｔ％混入した。この材料を用いて成形された磁
石の抵抗は約１０³ Ωであった。ここで、マグネットロ
ールの抵抗値が高い場合、マグネットロールに印加され
る分圧だけ電圧降下が起きてしまうので、このマグネッ
トロールにキャリアを付着させて構成した磁気ブラシで
感光体表面を帯電したとき、所望の帯電電位にすること
ができず、帯電不良が発生してしまう。従って、マグネ
ットロールの抵抗値としては１０³ Ω以下が好ましい。

【００３７】このマグネットロール２１に磁気力により
磁性粒子としてのキャリア２３を付着させることで磁気
ブラシ帯電器２を構成している。マグネットロールの極
数は４極未満の場合、極位置と極間でキャリアに対する
磁気拘束力の差が大きく、極間では感光体への付着等が
起こりやすい。また、極数が多すぎると漏れ磁界が少な
くなるため、キャリアの層厚がへってしまい、ニップを
作りにくくなる。その結果帯電性が落ちてしまう。以上
のことからマグネットロールの極数としては４〜４０極
が好ましく、できるだけ等極のものが良い。

【００３８】マグネットロール２１表面の磁極位置での
磁束密度は０．８５Ｔ（テスラ）であった。磁束密度と
してはキャリアに対する磁気拘束力を考慮すると０．０
３Ｔ以上が好ましい。

【００３９】本実施例で用いたキャリア２３は平均粒径
３０μｍ、最大磁化６０Ａｍ² ／ｋｇ、密度が２．２ｇ
／ｃｍ² の中抵抗のフェライトキャリアを使用してい
る。マグネットロール２１から感光体１表面までのギャ
ップはマグネットロール２１の両端にコロを装着し、コ
ロと感光体１表面とを接触させることで５００μｍに保
持されている。マグネットロール２１上のキャリア量を
２０ｇにした場合、キャリア溜りを含めた全体の帯電ニ
ップ幅は約５ｍｍとなる。このニップ幅でのキャリア抵
抗はＤＣ１００Ｖ印加したとき５×１０⁶ Ωであった。

【００４０】ここで、磁気ブラシ２と感光体１との周速
比は次の式で定義する。

【００４１】周速比（％）＝（磁気ブラシ周速−ドラム
周速）／ドラム周速×１００磁気ブラシ２と感光体１との接触部において磁気ブラシ
の周速は感光体の回転方向と逆方向の場合は負の値とな
る。磁気ブラシと感光体との接触機会を考慮すると周速
比の絶対値としては１００％以上が望ましいが、−１０
０％はブラシが停止している状態であり、この場合ブラ
シと感光体表面が充分に接触しないところは帯電不良と
なり、停止した形状がそのまま画像に出てしまう。また
接触部において同方向の回転は、逆方向と同じ周速比を
得ようとすると、磁気ブラシの回転数としては高くなっ
てしまい、キャリアの飛散等に対して不利となる。本実
施例においては周速比は−１５０％である。

【００４２】この磁気ブラシ２に帯電バイアス印加電源
Ｓ１から−７００ＶのＤＣ帯電バイアスを印加した時、
感光体１の外周面はほぼ−７００Ｖに一様に帯電され
た。

【００４３】従来は抵抗の高いマグネットロールに直接
給電をしていたため、帯電不良が起こったり、マグネッ
トロールの抵抗ムラが画像にあらわれたりして問題とな
っていた。しかし、本実施例の構成をとることで、感光
体表面を均一に帯電することができ、良好な画像が得ら
れるようになった。

【００４４】また、マグネットロール表面に塗料を塗布
したり、金属でメッキすることなどで導電性を持たせる
方法であるとキャリアとの摺擦などによりこれらが剥げ
ることがあり、導電性が失われることがあった。しかし
本実施例のようにマグネットを形成する材料に導電性物
質を練り込むことで、上記のような問題を発生させず
に、磁石に導電性を持たせることができるので、キャリ
アへの安定した給電が可能となった。

【００４５】そのほか、キャリアに対する磁気拘束力も
内部にマグネットを配設したスリーブにキャリアを付着
させた構成よりも強くなり、感光体への付着等も抑える
ことが可能となった。

【００４６】なお、注入帯電方式において感光体の帯電
電位（Ｖ）は、帯電部材に印加する電圧（Ｖ）に対して
比例して傾き１であることが望ましい。

【００４７】ここで、注入帯電に必要とされる特性とし
て抵抗値の低い帯電部材を使用した場合、ドラム上にキ
ズやピンボール等があると、帯電部材から過大なリーク
電流が流れ込み、ドラムピンホール周辺の帯電不良やピ
ンホールの拡大、帯電部材の通電破壊が生じる。これを
防止するためには、帯電部材の抵抗値を１×１０⁴ Ω程
度以上にする必要がある。一方、抵抗値が１×１０⁷ Ω
を越えると、抵抗値が高過ぎて、帯電に必要な電流を流
すことができない。つまり、接触帯電部材の抵抗値は１
×１０⁴ 〜１×１０⁷ Ωであるのが望ましい。

【００４８】また、注入帯電方式において感光体の体積
抵抗率は１×１０¹⁰〜１×１０¹⁵Ωｃｍであることが望
ましい。なおこの体積抵抗率としては、１００Ｖを印加
したときＹＨＰ社製のＨＩＧＨＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ
ＭＥＴＥＲ４３２９ＡにＲＥＳＩＳＴＩＶＩＴＹ
ＣＥＬＬ１６００８Ａを接続してシート状のサンプル
を測定した。

【００４９】上記体積抵抗率の範囲を満たせば上述した
ように電荷注入層と感光層とを別々に設けなくても良
く、電荷注入層と感光層とを兼用しても良い。

【００５０】（実施例２）本実施例はマグネットロール
が自発磁化をもつ金属化合物により構成されていること
を特徴としている。

【００５１】マグネットの材料としては具体的にはＭ
ｎ、Ａｌ、Ｃを主源料としたマンガンアルミマグネット
である。これはマグネット自身が導電性を持つため、導
電処理を施さず、そのまま注入帯電用のマグネットロー
ルとして使用することができる。

【００５２】このマグネットロールにキャリアを付着さ
せ磁気ブラシ２を構成し、これを用いて帯電を行なった
ところ、キャリアに対して長期にわたり安定した給電が
できたため、感光体１表面を均一に帯電することができ
た。

【００５３】前実施例のように導電粒子を磁石の材料と
して混ぜた磁石の場合、磁石自体がもろくなり耐久性が
悪くなるという問題があるが、本実施例で用いたマグネ
ットロールは高強度のため、使用中に割れや欠けなどの
発生がない。従って、本実施例のようなマグネットロー
ルを用いることにより、長期にわたり安定した給電が可
能となり、良好な画像を得ることが可能となった。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マグネット上に磁性粒子を付着することで形成された磁
気ブラシに給電する方法として、マグネット自体に導電
性を持たせることで、長期にわたり安定した給電が可能
となり被帯電体表面に所望の電位に帯電させることがで
きるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における磁気ブラシ帯電器の断面図。

【図２】画像形成装置の一例の概略構成図。

【符号の説明】

１感光体２磁気ブラシ帯電器２１マグネットロール２２芯金２３キャリア２４ゴムバインダー２５フェライト粉末２６カーボンブラック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体を帯電するために、マグネット
と、このマグネット上に付着し被帯電体に接触する磁性粒子
と、を備え、電圧が印加さた帯電部材を有する帯電装置
において、前記マグネットは、導電性であることを特徴とする帯電
装置。
【請求項２】前記マグネットは、磁性体と、導電粒子
と、を備えることを特徴とする請求項１の帯電装置。
【請求項３】前記マグネットは、導電性の磁性体を備
えることを特徴とする請求項１の帯電装置。
【請求項４】上記被帯電体は、上記帯電部材から直接
電荷を注入される電荷注入層を有することを特徴とする
請求項１乃至３の帯電装置。