JPH08254879A

JPH08254879A - 帯電装置及び転写装置

Info

Publication number: JPH08254879A
Application number: JP5919095A
Authority: JP
Inventors: Yasushige Nakamura; 安成中村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】【目的】汚れに強く、帯電が均一にでき、長寿命の帯
電装置、転写装置を提供すること。【構成】感光体表面を磁気ブラシを通して帯電を行う
帯電装置、およびマグネットローラ上に磁気ブラシを形
成し、転写材に電荷を与えてトナーを転写する転写装置
において、磁気ブラシに用いる磁性粒子（好ましくは鉄
粉）が下記を満たす。磁化率９０emu ／ｇ以上（１kO
e での値）、比表面積３５０cm²／ｇ以上〜１８００
cm²／ｇ、電気抵抗１０⁶〜１０¹²Ω・cm、平均粒
径２０〜１００μｍ、球状以外の形状、特に、磁性粒
子に外接する直方体の各々の一辺をＡ，Ｂ，ＣとしてＡ
＞Ｂ＞Ｃまたは、Ａ＝Ｂ＞Ｃ，Ａ＞Ｂ＝Ｃとなるように
規定した場合、Ｂ／Ａの平均が０．３０〜１．００かつ
Ｃ／Ａが０．０５〜０．４０である形状を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は帯電装置及び転写装置に
係る。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ、通信技術の急速な
発展にともない、出力端末としてのプリンタの需要が高
まりつつある。電子写真プリンタは記録速度や印字品位
等に優れるという点から急速に普及してきている。しか
し、従来の電子写真方式では、感光体を記録媒体に用
い、帯電・露光・現像・転写・定着・除電・クリーニン
グという複雑な工程で記録が行われている。また、帯
電、転写においてコロナ放電を用いる装置では、有害な
オゾンが発生する。

【０００３】有害なオゾンの発生の問題に対処するた
め、以下の方法が検討されている。帯電器をコロナ放
電器からローラ帯電器（特公平０３−５２０５８号公
報）、ファーブラシ帯電器（特開昭６２−９５５５６号
公報）、磁気ブラシ帯電器（特開平６−２３０６１５号
公報）に変更する。特開昭６２−９５５５６号公報の方
式は帯電むらが少ないことや汚れに強いことから最近注
目されている。転写器もコロナ放電器からローラ転写
器（特公昭６１−１７４５号公報）、磁気ブラシ転写器
（特開平６−１１０３４４号公報）に変更する試みが行
われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】まず、従来の帯電装置
の問題点について述べる。特公平３−５２０５８号及び
特開昭６２−９５５５６号公報の方式は帯電が均一にで
きるものの、飛散したトナー、感光体の削れくず、浮遊
ゴミ、紙粉などが帯電器に付着して、汚れると帯電不良
を起こし、印字に筋が発生する。また、特開平６−２３
０６１５号公報の方式は磁性体が常に入れ代わるため特
公平３−５２０５８号及び特開昭６２−９５５５６号公
報の方式より汚れに強いが、球状の磁性粒子を用いると
十分ではなく、帯電も不均一になりやすいことがわかっ
た。

【０００５】ついで、従来の転写装置について述べる
と、特公昭６１−１７４５号公報は紙づまりの際のロー
ラ汚れに弱く、清掃なしで使用すると用紙の裏面が汚れ
る問題がある。また、特開平６−１１０３４４号公報は
磁気ブラシを用いているため特公昭６１−１７４５号公
報より汚れには強いが、酸化鉄を用いると真球に近い材
料しか製造できず、板状のキャリアが得られにくく、結
果として、十分な耐よごれ特性、帯電の均一性に欠けて
いた。

【０００６】即ち、本発明の目的は汚れに強く、帯電が
均一にでき、長寿命の帯電装置、転写装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の如き問題点は、主
に比表面積を大きくした磁性粒子を用いることで解決で
きることが見い出された。具体的には、感光体表面を磁
気ブラシを用いて帯電を行う帯電装置において、磁気ブ
ラシに用いる磁性粒子、好ましくは鉄粉が、磁化率９０emu ／ｇ以上（１kOe での値）比表面積３５０cm²／ｇ以上〜１８００cm²／ｇ、好
ましくは１０００cm²／ｇ〜１８００cm²／ｇ電気抵抗１０⁶〜１０¹²Ω・cm 平均粒径２０〜１００μｍ球状以外の形状、好ましくは、薄板状粒子（粒子に外
接する直方体の各々の一辺をＡ，Ｂ，ＣとしてＡ＞Ｂ＞
Ｃまたは、Ａ＝Ｂ＞Ｃ，Ａ＞Ｂ＝Ｃとなるように規定し
た場合、Ｂ／Ａの平均が０．３０〜１．００かつＣ／Ａ
が０．０５〜０．４０である形状）であるものを用いる
ことで、よごれに強く、感光体の表面電位も均一になる
ことがわかった。

【０００８】但し、磁化率の９０emu ／ｇ以下のマグネ
タイト、フェライト、および樹脂に磁性粉を分散した磁
性粒子を用いると、磁性粒子が電荷を印加した際に感光
体に付着してしまう。また、比表面積が３５０cm²／ｇ
以下の鉄粉ではよごれに弱く、連続印刷により鉄粉に飛
散したトナー、感光体上の転写残りのトナー、浮遊ごみ
により鉄粉中に不純物が混入すると感光体を帯電できな
くなる。逆に１８００cm²／ｇ以上の鉄粉は発火の危険
を伴うため製造できない。これは比表面積が大きいほど
不純物が混入しても鉄粉全体の電気抵抗が変化しにくい
ためと予想される。つぎに、電気抵抗が１０⁶Ω・cm以
下の鉄粉はリークにより感光体を破損しやすく、１０¹²
Ω・cm以上の鉄粉は感光体への電荷注入による帯電がで
きないため、背景部かぶりが発生する。鉄粉でも２０μ
ｍ以下では、鉄粉を通して電荷を印加した際に感光体に
付着してしまう。１００μｍ以上では、鉄粉同士の距離
が大きくなるため感光体の帯電が十分できず、印字の背
景部かぶりが発生する。また、鉄粉は、アトマイズ処理
による真球鉄粉、多孔質状のスポンジ鉄粉、板状の鉄粉
が知られているが、真球鉄粉は、そのものの流動性は良
好であるが、現像ローラ上の流動性は低く、帯電特性も
悪くかぶりが発生した。

【０００９】また、感光体表面に形成されたトナー像を
転写材に転写する際に磁気ブラシを用いる転写装置にお
いて、前記、磁気ブラシに用いる磁性粒子、好ましくは
鉄粉が、飽和磁化９０emu ／ｇ以上（１kOe での値）比表面積３５０cm²／ｇ以上〜１８００cm²／ｇ、好
ましくは１０００cm²／ｇ〜１８００cm²／ｇ電気抵抗１０⁶〜１０¹²Ω・cm 平均粒径２０〜１００μｍ球状以外の形状、好ましくは薄板状粒子（粒子に外接
する直方体の各々の一辺をＡ，Ｂ，ＣとしてＡ＞Ｂ＞Ｃ
または、Ａ＝Ｂ＞Ｃ，Ａ＞Ｂ＝Ｃとなるように規定した
場合、Ｂ／Ａの平均が０．３０〜１．００かつＣ／Ａが
０．０５〜０．９５である形状）であることで、よごれ
に強く、良好な転写特性が得られることがわかった。

【００１０】但し、磁化率の９０emu ／ｇ以下のマグネ
タイト、フェライト、および樹脂に磁性粉を分散した磁
性粒子を用いると、紙づまりの際に感光体と鉄粉が接触
すると鉄粉が感光体に付着してしまう。また、比表面積
が３５０cm²／ｇ以下の鉄粉ではよごれに弱く、連続印
刷により鉄粉に飛散したトナー、感光体上の転写残りの
トナー、浮遊ごみ、紙づまりの際のトナーよごれなどの
鉄粉中に不純物が混入すると用紙への帯電が不均一とな
り転写ぬけが発生した。逆に１８００cm²／ｇ以上の鉄
粉は発火の危険を伴うため製造できない。これは比表面
積が大きいほど不純物が混入しても鉄粉全体の電気抵抗
が変化しにくいためと予想される。つぎに、電気抵抗が
１０⁶Ω・cm以下の鉄粉はリークにより感光体を破損し
やすく、１０¹²Ω・cm以上の鉄粉は用紙への電荷注入に
よる帯電ができないため、転写不良が発生する。鉄粉で
も２０μｍ以下では、鉄粉を通して電荷を印加した際に
感光体に付着してしまう。１００μｍ以上では、鉄粉同
士の距離が大きくなるため感光体の帯電が十分できず、
印字の背景部かぶりが発生する。また、鉄粉は、アトマ
イズ処理による真球鉄粉、多孔質状のスポンジ鉄粉、板
状の鉄粉が知られているが、真球鉄粉は、そのものの流
動性は良好であるが、現像ローラ上の流動性は低く、用
紙の帯電特性も悪く、転写不良が発生した。

【００１１】また、帯電装置及び転写装置に用いる現像
ロールは導電性非磁性スリーブ内部にマグネット磁石を
内部に有し、マグネットは固定され、スリーブのみ回転
するものでも、マグネットもスリーブも両方回転するも
のでもよい。また、マグネットローラの磁極数が２０極
以上有する多極マグネットローラを直接回転させてもよ
い。用いるマグネットは板状のものでもよい。

【００１２】また、用いる鉄粉は樹脂によってコーティ
ングしてもよい。例えば、導電性カーボンを分散したス
チレンアクリル、ポリエステル、エポキシ、シリコーン
などの樹脂をコーティングすることで電気抵抗をコント
ロールすることができる。また、鉄粉に樹脂をコーティ
ング後、ハイブリダイザ（奈良機械）、メカノフュージ
ョン（細川ミクロン社）などによりカーボンを表面に打
ち込むような方法でもよい。しかし、連続印刷による電
気抵抗上昇を考慮すれば、前者の方が好ましい。

【００１３】本帯電装置を用いることのできる方式は光
背面記録方式（特願平５−１４３２６２号）ではなく、
カールソン方式であり、感光体基体は通常に用いるアル
ミおよび透明基体も用いることができる。（光背面記録
方式では、帯電装置を必要としない）一方、転写装置に用いることのできる方式はカールソン
方式でも、光背面記録方式でもよく、感光体基体も通常
に用いるアルミ基体も透明基体も用いることができる。

【００１４】図１、図２に、光背面記録方式の画像形成
の基本原理を示す。感光体１は透明基体２、透明導電層
３、光導電層４から構成され、透明導電層がアースに接
続されている。現像剤５は、キャリア６と絶縁性磁性ト
ナー７からなる現像剤を用いている。現像剤担持体８は
現像ローラ（マグネットローラ）１０上の導電性スリー
ブ９が設けられ、現像剤は現像ローラに磁力によって引
きつけられ、スリーブ上に付着しながら感光体に運ばれ
る。また、現像ニップ内では３つの工程が瞬時につぎつ
ぎと行われる。つまり、（１）では感光体は現像剤を通
して、帯電、つぎに、（２）では帯電した感光体に透明
基体側から面像露光を行い、潜像を形成する。さらに、
（３）では、潜像形成部において、トナーの感光体に対
する電気的付着力がマグローラからの磁気力より強いた
めに現像され、また潜像形成部以外の背景部ではマグロ
ーラからの磁気的吸引力によりトナーが回収される。現
像されたトナーは記録媒体すなわち紙あるいはプラスチ
ックプレートなどに転写され、印刷を得る。ここでは、
この方法を光背面記録法と呼ぶ。

【００１５】光背面記録方式に用いられる感光体として
は、潜像形成と現像がほぼ同時に行われるために、高易
動度の感光体の方が有利である。光導電層としては無機
材料でも有機材料でもよいが、無機材料は有機材料に比
べて、暗抵抗が低いために、用いられる現像剤の抵抗を
低くしなければ十分な帯電を与えることができず、有機
材料の方が有利である。

【００１６】光背面方式で、用いることの出来る感光体
は、具体的に以下のようなものである。感光体の基体は
ガラス、ＰＥＴフィルム、プラスチックなど、露光に必
要な光を透過できる透明性を備えている公知のものを用
いることができる。感光体の導電層を透明基体上に形成
する。導電層に用いられるものとしては、ＩＴＯ（イン
ジュームチンオキサイド）、酸化錫、可溶性導電性
高分子、ＩＴＯあるいは酸化錫などの導電性微粉末を樹
脂中に分散させた導電性塗料など、透明性および導電性
を伴う公知の材料を用いることができる。また、導電層
の膜厚は１０Å〜３０μｍ程度のものが好ましい。導電
層の上に形成される光導電層は有機材料（フタロシアニ
ン系、ポリシラン系）でも無機材料（セレン、アモルフ
ァスシリコン）でもよい。カールソン方式では、透明基
体の代わりにアルミ基体を有する以外は光背面方式と同
じものを使用できる。

【００１７】次に、本発明の装置に用いるトナーとして
は、通常の粉砕により製造する方法でも、懸濁重合また
は乳化重合法によりトナーを直接製造する方法でもよい
が、トナーの形状としては、不定形トナーより懸濁重合
または乳化重合により直接トナーを得た真球状トナーが
感光体との付着力が小さく、帯電安定性、流動性、現像
特性もよく、より好ましい（特願平０６−１４４０５０
号）。

【００１８】ここで、磁性粒子の電気抵抗の測定方法は
以下のようにして行った。抵抗率Ｒは、１cm³の前記磁
性粒子を一定磁界（磁束密度９５０ガウス、磁界強度３
４００ｅ）の働いている１cm³の平行電極間（電極間距
離１cm）に入れ、１００Ｖの直流電圧をかけた時に流れ
る電流値ｉ（Ａ）を測定し、Ｒ＝１００／ｉの式から求
めた値である。また、磁性粒子の粒径の測定はＳＥＭ写
真から粒子に外接する円の直径を測定し、その平均値よ
り求めた。磁性粒子比表面積の測定は、比表面積測定装
置（島津製作所、ＳＳ−１００型）を用いて、空気透過
法で測定した。

【００１９】

【作用】本発明の磁気ブラシを用いる帯電装置、転写装
置では、磁性粒子として球状以外で比表面積が大きい鉄
粉を利用することで良好な帯電付与特性、耐よごれ特
性、長寿命特性が得られる。

【００２０】

【実施例】

（装置例）図３にマグネットローラ上の磁気ブラシを帯
電装置として用いた例を示す。図４に板状マグネット上
の磁気ブラシを帯電装置として用いた例を示す。図３及
び図４において、２１はアルミ素管感光体、２２は帯電
装置、２３は鉄粉による磁気ブラシ、２４はマグネッ
ト、２５は電源、２６は光学系、２７は現像器、２８は
現像ローラ、２９はトナー、３０は電源、３１は記録
紙、３２は転写装置、３３は電源、３４は定着器であ
る。

【００２１】図２，３の装置はスリーブにかける振動電
圧Ｖ_PPがピーク間電圧Ｖ_PP＝５００Ｖ、周波数９００Ｈ
ｚ、直流電圧Ｖ_DC＝−６５０Ｖに設定したが、Ｖ_PPは２
０〜５０００Ｖ、周波数１００〜１００００Ｈｚ、直流
電圧Ｖ_DC＝−１５０Ｖ〜−１０００Ｖの設定が可能であ
ることを確かめた。図５にマグネットローラ上の磁気ブ
ラシを転写装置として用いた例を示す。図６に板状マグ
ネット上の磁気ブラシを転写装置として用いた例を示
す。

【００２２】図５、図６中の参照符号で図３，４と同じ
部分は同じ番号を用いた。３６はウレタンローラ、３７
はマグネット、３８は鉄粉による磁気ブラシである。図
５，６の転写装置は定電流制御（４０μＡ）で感光体か
らの転写を行ったが、定電圧でも転写は可能である。（トナー作成例）懸濁重合トナー〔単量体〕スチレン（和光純薬製）４０重量部ブチルアクリレート（和光純薬製）１３重量部〔帯電制御剤〕アゾクロム染料（Ｓ−３４，オリエント社製）１重量部〔重合開始剤〕ベンゾイルパーオキサイド（和光純薬製）１重量部〔鉄粉〕 Sicopur SE 0667 （粒径０．３μｍ，ＢＡＳＦ製）４０重量部〔着色剤〕カーボン（ＢＰＬ）１重量部〔離型剤〕プロピレンワックス（ビスコール５５０Ｐ三洋化成製）４重量部上記単量体、着色剤、開始剤、およびワックスをディス
パーサー（ヤマト科学製）を用い、３分間撹拌し単量体
組成物を調整した。つぎに、分散剤としてポリビニルア
ルコール１０重量部入りの蒸留水５０００重量部中にこ
の単量体組成物を入れ、室温（２０℃）でディスパーサ
ー（１，０００r.p.m ）を用いて３分間撹拌した。その
後ディスパーサーをスリーワンモーターに変え、１００
r.p.m にて撹拌しながら８０℃に加熱し、完全に単量体
組成物を重合させた。次に、水に分散した生成トナーを
遠心分離し、ろ別した。このトナーを水洗を繰り返し、
平均粒径６．０μｍで球形の球状磁性トナーを得た。

【００２３】（帯電実施例）図２、図３の帯電装置用の
試作前記装置を用い、帯電を行い現像後の用紙の印字む
ら、筋の発生の有無から、感光体の帯電の均一性を評価
した。また、耐よごれ性を評価するため、紙粉を帯電装
置に加えて帯電を行い現像後の用紙の印字むら、筋の発
生の有無から、耐よごれ性を評価した。

【００２４】

【表１】

【００２５】表中、σ_1k：１kOe での磁化率の値（emu
／ｇ）、ＨＨ：比表面積cm²／ｇ、Ｒ：電気抵抗（Ω・
cm）、ＲＫＩ：平均粒径（μｍ）、Ｂ／ＡおよびＣ／Ａ
は磁性粒子の形状因子。帯電の均一性は、市販の現像剤
（Ｆ６７１４用、ポリエステルトナー、マグネタイトキ
ャリア）を現像器に入れ印刷評価し、印字むら、筋の発
生を目視により確認した。１万枚で良好なものを○、５
万枚でも良好なものを◎とした。耐よごれ性は、帯電装
置の磁性粒子に紙粉を少量（磁性粉３０ｇに対して、
０．５ｇ）添加した後、市販の現像剤（Ｆ６７１４用、
ポリエステルトナー、マグネタイトキャリア）を現像器
に入れ印刷評価し、印字むら、筋の発生を目視により確
認した。１万枚で良好なものを○、５万枚で良好なもの
を◎とした。リークは１万枚の連続印刷により感光体が
破損しないものを○、５万枚まで破損しないものを◎と
した。磁性粒子の感光体への飛散については感光体上を
目視にて評価し、１万枚まで飛散のないものを○、５万
枚までないものを◎とした。

【００２６】（転写実施例）図４，５の転写装置用の試
作前記装置を用い、帯電を行い転写後の用紙の転写によ
る印字むら、筋の発生の有無から、転写の均一性を評価
した。また、耐よごれ性を評価するため、紙粉を転写装
置に加えて帯電を行い現像後の用紙の印字むら、筋の発
生の有無から、評価した。

【００２７】

【表２】

【００２８】表中、σ_1k：１kOe での磁化率の値（emu
／ｇ）、ＨＨ：比表面積cm²／ｇ、Ｒ：電気抵抗（Ω・
cm）、ＲＫＩ：粒径（μｍ）、Ｂ／ＡおよびＣ／Ａは磁
性粒子の形状因子。転写の均一性は、市販の現像剤（前
記懸濁重合トナー、エポキシコート、マグネタイトキャ
リア、トナー濃度５％）を現像器に入れ印刷評価し、転
写による印字むら、筋の発生を目視により確認した。耐
よごれ性は、転写装置の磁性粒子に紙粉を少量（磁性粉
３０ｇに対して、０．５ｇ）添加した後、市販の現像剤
（Ｆ６７１４用、ポリエステルトナー、マグネタイトキ
ャリア、トナー濃度５％）を現像器に入れ印刷評価し、
転写による印字むら、筋の発生を目視により確認した。
１万枚、５万枚まで良好なものを○，◎とした。リーク
は１万枚、５万枚の連続印刷により感光体が破損しない
ものを○，◎とした。磁性粒子の飛散は感光体上を目視
にて評価し、１万枚、５万枚まで飛散のないものを○，
◎とした。

【００２９】

【発明の効果】以上に示したように、本発明によれば、
帯電装置、転写装置に適用可能な磁性粒子の物性を調べ
た結果、高磁力、高比表面積の材料を使用し、電気抵
抗、粒径を調整することで、リークにより感光体を破損
することなく、長期に渡って良好な印字を出力可能な磁
気ブラシ帯電装置用磁性粉、磁気ブラシ転写装置用磁性
粉を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】光背面露光法を説明する図。

【図２】光背面露光法を説明する図。

【図３】マグネットローラ上の磁気ブラシを帯電装置と
して用いた電子写真装置。

【図４】板状マグネット上の磁気ブラシを帯電装置とし
て用いた電子写真装置。

【図５】マグネットローラ上の磁気ブラシを転写装置と
して用いた電子写真装置。

【図６】板状マグネット上の磁気ブラシを転写装置とし
て用いた電子写真装置。

【符号の説明】

２１…アルミ管素感光体２２…帯電装置２３，３８…鉄粉による磁気ブラシ２４，３７…マグネット２５，３０，３３…電源２６…光学系２７…現像器２８…現像ローラ２９…トナー３１…記録紙３２…転写装置３４…定着器３６…ウレタンローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体表面をマグネットローラ上に形成
された磁気ブラシを通して帯電を行う帯電装置におい
て、前記磁気ブラシに用いる磁性粒子が磁化率９０emu ／ｇ以上（１kOe での値）比表面積３５０cm²／ｇ以上〜１８００cm²／ｇ電気抵抗１０⁶〜１０¹²Ω・cm 平均粒径２０〜１００μｍ球状以外の形状であることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】前記磁性粒子の比表面積が１０００cm²
／ｇ〜１８００cm²／ｇである請求項１記載の帯電装
置。
【請求項３】前記磁性粒子が、それに外接する直方体
の各々の一辺をＡ，Ｂ，ＣとしてＡ＞Ｂ＞Ｃまたは、Ａ
＝Ｂ＞Ｃ，Ａ＞Ｂ＝Ｃとなるように規定した場合、Ｂ／
Ａの平均が０．３０〜１．００かつＣ／Ａが０．０５〜
０．４０である形状を有する薄板状鉄粉である請求項１
又は２記載の帯電装置。
【請求項４】前記磁性粒子が樹脂コーティングされた
鉄粉である請求項１，２又は３記載の帯電装置。
【請求項５】感光体表面に形成されたトナー像を転写
材に転写する際にマグネットローラ上に磁気ブラシを形
成し、転写材に電荷を与えてトナーを転写する転写装置
において、前記磁気ブラシに用いる磁性粒子が磁化率９０emu ／ｇ以上（１kOe での値）比表面積３５０cm²／ｇ以上〜１８００cm²／ｇ電気抵抗１０⁶〜１０¹²Ω・cm 平均粒径２０〜１００μｍ球状以外の形状であることを特徴とする転写装置。
【請求項６】前記磁性粒子の比表面積が１０００cm²
／ｇ〜１８００cm²／ｇである請求項１記載の転写装
置。
【請求項７】前記磁性粒子が、である請求項１又は２
記載の転写装置。
【請求項８】前記磁性粒子が樹脂コーティングされた
鉄粉である請求項５，６又は７記載の転写装置。