JPH09305006A

JPH09305006A - 磁気ブラシ帯電装置および電子写真装置

Info

Publication number: JPH09305006A
Application number: JP8139499A
Authority: JP
Inventors: Masaki Segisawa; 正毅世木澤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-05-09
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体ピンホール、Ａｌ粉によるリーク現
象、粒状模様・濃度ムラ等の異常画像がなく、かつ、帯
電性能の経時変化が少ない磁気ブラシ帯電装置を提供す
る。【解決手段】磁極を配置したマグネットローラ３の外
周上に磁性トナーよりなる磁気ブラシ４を形成し、マグ
ネットローラに直流電圧を印加することにより、対向回
転する感光体１の表面を帯電させる磁気ブラシ帯電装置
において、磁性トナーの体積抵抗率を１０⁸Ω・ｃｍ以
上、１０¹¹Ω・ｃｍ以下とする。磁性トナーの体積抵抗
率を画像形成用トナーの体積抵抗率と実質的に同一にす
るとともに、マグネットローラ外周の磁極ピッチを０．
５ｍｍ以下とすることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接触帯電部材を用
いる磁気ブラシ帯電装置、およびこの磁気ブラシ帯電装
置を備えてなる電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置には、感光体表面を所定電
位に均一に帯電させる工程があり、従来実用化されてい
るのは、ワイヤー電極とシールド電極を主な構成部材と
するコロナ放電器である。

【０００３】しかし、このコロナ放電器には、以下の問
題点がある。（１）４〜８ｋＶといった高電圧が必要である。また、
本体へのリーク防止のためにワイヤー・電極間の距離を
大きく維持しなければならない。このため、放電器が大
型化している。（２）ワイヤーからの放電電流の大半がシールドに流れ
るなどのために、帯電効率が低い。（３）コロナ放電によって、オゾンや窒素酸化物が大量
に発生する。このため、感光体表面が劣化して画像ボケ
が生じたり、人体が悪影響を受けたりする。（４）高電圧印加を行うため、装置内の微小な塵埃がワ
イヤー表面に集積して画像ムラが発生するので、長期に
わたって安定な画像を得るのが難しい。

【０００４】このように多くの問題点があるコロナ放電
器を利用しない帯電方法が、いくつか提案されている。（ａ）導電性の細い繊維状線材を束にし、これをブラシ
状にする。この導電性ブラシの先端を感光体表面に接触
させて電圧を印加する方法。この方法は、特公昭５５−
２９８３７号公報、特公昭６４−２４２６４号公報、特
公昭５７−６４７５６号公報などに開示されている。（ｂ）ワイヤーを鋸歯状に形成して感光体に接近させる
とともに、低電圧印加で感光体を帯電させる方法。（ｃ）液状金属、電解質液、水などを帯電素子とし、こ
れを金属ボードなどに入れ、感光体と接触させて帯電さ
せる方法。この方法は、特公昭５２−１１７６３５号公
報などに記載されている。

【０００５】（ｄ）感光体に導電性ローラを接触させ、
１〜２ｋＶの電圧を印加して帯電させる方法。この方法
による帯電は、感光体・ローラ間の微小間隙での気中放
電であると言われている。この方法に関する特許出願は
多く、実用化されているものもある。（ｅ）特公昭６３−１８７２６７号公報に記載されてい
る方法で、導電性スリーブの表面に導電性磁性粒子で磁
気ブラシを形成し、スリーブに電圧を印加するととも
に、感光体を帯電させるもの。帯電は、導電性磁性粒子
から感光体へのキャリア注入により行われる。この方法
によれば、感光体の帯電は導電性磁性粒子（現像剤のキ
ャリア粒子）が感光体と摩擦することで電気的接触性が
向上し、容易に電荷注入が行われ、その結果、感光体が
印加電圧とほぼ同じ電位に帯電し、オゾンの発生は殆ど
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記（ａ）
〜（ｃ）には、それぞれ下記する問題点があった。（ａ）の方法：感光体表面をブラシで擦るため感光体表
面が傷つきやすいので、感光体の寿命が低下する。ま
た、クリーニングブレードで除去されずに帯電領域に入
力されたトナーが導電性ブラシの繊維間に付着するた
め、帯電能が経時により低下する。（ｂ）の方法：鋸歯形状に対応して発生する帯電ムラを
回避するため、感光体・ワイヤー間のギャップを広げな
ければならず、そのため、印加電圧を大きく下げること
ができない。また、ワイヤーと感光体とは非接触である
ため、オゾン発生の抑止作用が不十分である。さらに、
鋸歯形状の先端に放電に伴う付着物が発生し、経時によ
り放電量が大きく変化する。（ｃ）の方法：クリーニングブレードで除去されないト
ナーが帯電素子に混入し、液状導体が抵抗を持つように
なり、経時で帯電能力が変化する。また、水、液状金属
などに対して耐久性のある感光体を使用する必要があ
り、例えば水を帯電素子とした場合には、撥水性処理な
どが必要となるが、このような処理により感光体の特性
が損なわれる。

【０００７】また、上記（ｅ）の方法では、以下の問題
点があった。ブラシが導電性であるため、感光体上のピンホール
や、感光体の製造工程で混入する導電性のアルミニウム
粉と干渉した場合にリークが生じ、その部位に電荷の流
れ込みが集中すると、このリーク部位の周囲が帯電しな
くなるといった現象が発生する。また、感光体リーク部
が放電破壊し、永久ダメージを受けてしまうこともあ
る。クリーニングされずに帯電領域に入力されたトナーが
ブラシによって捕捉されるため、経時により帯電劣化を
起こす。電荷が、感光体表面の帯電にとどまらず感光層の深部
に注入されため、感光層内に格子欠陥等がある場合に
は、電荷がこれらにトラップされる結果、帯電の次工程
である露光工程において電荷が中和処理されずに残り、
画像全面に粒状の異常模様が発生することがある。磁気ブラシを形成するキャリア粒子が感光体表面に付
着し、画像品質が損なわれることがある。感光体表面に磁気ブラシによる掃き目が残るため、感
光体に帯電ムラが発生し、これに起因して画像に濃度ム
ラが生じる。

【０００８】これら〜の問題点をなくす方法して、
磁気ブラシを形成する粒子をトナーとしたものが、特開
昭６２−２８０７７２号公報（導電性磁性トナーを使
用）や、特開昭６０−１０１５７０号公報（絶縁性磁性
トナーを使用）に提案されている。これらの方法によれ
ば、感光体に残留するトナーがブラシに捕捉されても、
同じトナーで形成されるブラシ自身の変化はなく、経時
での帯電劣化は少なくなる。この帯電劣化は、画像形成
に用いるトナーとブラシ形成用のトナーとを同種とすれ
ば、殆どなくすことができる。

【０００９】なお、磁性鉄粉であるキャリアに対し、ト
ナーが感光体に付着するのは、画像形成動作（クリーニ
ングで除去されないトナーがある）において通常起きる
現象であり、許容できるものである。また、導電性磁性
トナーの導電率によっては、上記およびの問題が発
生することがあるので、導電率を適正領域に設定するこ
とも考慮するべきである。

【００１０】絶縁性磁性トナーによれば、上記および
の問題は解決される。しかし、磁性トナーが絶縁性で
あるため、感光体の帯電は電荷注入や気中放電ではなく
摩擦帯電で起きるから、帯電量は少ない。このため、実
用に耐える品質の画像を得ることは難しい。

【００１１】上記の問題点を解決する方法として、磁
性粒子の磁化量と平均粒径を制御することにより、磁気
ブラシの剛直性を低下させ、かつ、その密度を高くする
ものが特開平６−１９４９２８号公報に開示されてい
る。しかし、ブラシのピッチは、磁気ブラシを保持して
いるマグネットローラの磁極数で決まるから、この方法
では、ブラシの穂の状態は改善されるものの、ピッチム
ラをなくすことはできない。

【００１２】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は感光体ピンホール、Ａｌ粉によるリーク
現象、粒状模様・濃度ムラ等の異常画像がなく、かつ、
帯電性能の経時変化が少ない磁気ブラシ帯電装置およ
び、これを備えた電子写真装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、磁気ブラシ
を形成する磁性トナーの体積抵抗率をパラメータとして
感光体リークや帯電量、画像品質等の特性値を評価した
ところ、体積抵抗率を特定の範囲内に設定することによ
り、良好な結果を得ることができた。すなわち、請求項
１に記載の磁気ブラシ帯電装置は、磁極を配置したマグ
ネットローラ外周上に磁性トナーよりなる磁気ブラシを
形成し、マグネットローラに直流電圧を印加し、対向回
転する感光体表面を帯電させる装置において、前記磁性
トナーの体積抵抗率が１０⁸Ω・ｃｍ以上、１０¹¹Ω・
ｃｍ以下であることを特徴とするものである。

【００１４】また、磁気ブラシを形成する磁性トナーの
種類と、マシン本体の画像形成用トナーの種類との組合
せについて検討したところ、同種のトナーを組み合わせ
ることによって、帯電能の経時安定性が最も優れた磁気
ブラシ帯電装置を得ることができた。すなわち、請求項
２に記載の磁気ブラシ帯電装置は、請求項１において磁
性トナーの体積抵抗率が、画像形成に用いられるトナー
の体積抵抗率と実質的に同一であることを特徴とする。

【００１５】さらに本発明者は、磁気ブラシ帯電装置に
おけるブラシ担持体であるマグネットローラの磁極ピッ
チと、感光体円周方向の帯電ムラとの間に相関性がある
ことを確認するとともに、この帯電ムラのない一様な帯
電量を得るために必要な磁極ピッチを明らかにすること
ができた。すなわち、請求項３に記載の磁気ブラシ帯電
装置は、請求項１または２において、マグネットローラ
外周の磁極ピッチが０．５ｍｍ以下であることを特徴と
するものである。

【００１６】請求項４に記載の磁気ブラシ帯電装置は、
請求項１，２または３において、画像形成に用いられる
トナーが磁性トナーであることを特徴とする。

【００１７】請求項５に記載の電子写真装置は、請求項
１，２，３または４に記載の磁気ブラシ帯電装置を備え
ていることを特徴とする。

【００１８】

【試験例】つぎに、本発明の実施例を含む試験例につい
て、図面をもとに説明する。試験例１〜１０図１は磁気ブラシ帯電装置の構成を示す概略図であり、
１は感光体、２はバイアス電源、３はマグネットロー
ラ、４は磁気ブラシ、５は電位計である。図２は磁極ピ
ッチの説明図、図３は感光体の帯電量および帯電量ムラ
（帯電ムラ）の経時変化を示すグラフである。

【００１９】マグネットローラ３としては、カーボンお
よびフェライトを含有するＥＰＤＭ（エチレン−プロピ
レン−ジエンゴム）の加硫物からなる円筒状部材の中心
に、ステンレススチール製の軸を挿通したものを使用し
た。このマグネットローラ３は、感光体１との間隔を
０．１ｍｍとして配置し、感光体１の回転周速度と同一
または、これより早い周速度で感光体１と同一方向に回
転できるようにした。

【００２０】またマグネットローラ３は、ＥＰＤＭ中の
カーボン分散量を変えることにより、体積抵抗率を１０
⁸Ω・ｃｍ以上、１０¹⁰Ω・ｃｍ以下の範囲内に調整し
た。バイアス電源２により印加する直流電圧により、感
光体１上の電位が９００Ｖとなるようにしたが、実際に
は−１６００Ｖとなった。ＥＰＤＭのフェライト含有量
および着磁条件の設定により、マグネットローラ３の表
面着磁量を１５ｍＴとした。トナーとしては、磁性トナ
ーを使用した。

【００２１】上記帯電装置において、磁気ブラシ４に用
いたトナーの体積抵抗率、装置内で画像形成に用いたト
ナーの体積抵抗率および、マグネットローラ３の磁極ピ
ッチを変えたときの、感光体１上の帯電量を電位計５で
測定した。この測定は通紙５枚目と、通紙５千枚後の２
回実施した。電位計５による測定プロフィール、すなわ
ち経過時間と、感光体の帯電量Ｖｓおよび帯電量ムラΔ
Ｖとの関係は、図３に示すとおりになった。この図か
ら、ＶｓおよびΔＶを読み取った。画像品質について
は、通紙５枚目の画像を観察して評価した。試験例１〜
１０の条件を［表１］に、結果を［表２］にそれぞれ示
す。ただし、試験例２〜５、７〜１０は本発明の実施例
であり、試験例１，６は比較例である。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】つぎに、上記試験例の結果について検討す
る。（１）磁気ブラシ形成用トナーの体積抵抗率が１０⁷Ω
・ｃｍである試験例１では画像に粒状斑点が発生した。
その理由は、体積抵抗率の低いトナーを介して感光体に
電荷が注入されたためであると考えられる。（２）磁気ブラシ形成用トナーの体積抵抗率が１０¹²Ω
・ｃｍである試験例６では画像濃度が薄くなった。その
理由は、トナーの体積抵抗率が高すぎて、磁気ブラシ・
感光体間の放電が不十分となり、感光体の帯電量が不足
したためと考えられる。（３）試験例１，６に対して、磁気ブラシ形成用トナー
の体積抵抗率が１０⁸Ω・ｃｍ〜１０¹¹Ω・ｃｍの範囲
内にある試験例２〜５、および試験例７〜１０では必要
な帯電量が得られ、かつ、画像品質は良好であった。

【００２５】（４）磁気ブラシ形成用トナーの体積抵抗
率と、画像形成用トナーの体積抵抗率とを等しくした試
験例４および試験例７〜１０では、帯電量は通紙５千枚
後でも所期値（通紙５枚目の帯電量）を維持していた。（５）試験例１〜３のように、画像形成用トナーの体積
抵抗率が磁気ブラシ形成用トナーの体積抵抗率よりも高
い場合には、通紙を繰り返すことで帯電量が低下した。
このような結果になったのは、ドラムクリーニング（感
光体クリーニング）で除去されなかったトナーが磁気ブ
ラシで捕捉され、磁気ブラシ全体のトナー成分が変化し
たためであると考えられる。これに対し、磁気ブラシ形
成用トナーの体積抵抗率と、画像形成用トナーの体積抵
抗率とを等しくした試験例４および試験例７〜１０で
は、安定した帯電性が得られた。その理由は、ドラムク
リーニングで除去されなかったトナーが磁気ブラシによ
って捕捉されても、磁気ブラシ全体のトナー成分は変化
しなかったためであると考えられる。

【００２６】（６）試験例７〜１０は、磁極ピッチと帯
電量ムラΔＶとの関係をも検討したものである。磁極ピ
ッチが０．８ｍｍ（試験例７）、０．６ｍｍ（試験例
８）では、ΔＶがそれぞれ５５Ｖ，４５Ｖと大きいのに
対して、磁極ピッチが０．５ｍｍ以下（試験例９，１
０）ではΔＶは２０Ｖと小さくなった。

【００２７】ところで電子写真装置には、トナーがドラ
ムクリーニングを通り抜けて帯電部に入力されるという
慢性化した問題点がある。このため接触帯電において
は、トナーが帯電器に付着して経時により帯電能が変化
することが知られている。しかし、磁気ブラシ帯電にお
いては、漏れたトナーが磁性トナーである場合、これが
磁気ブラシの磁力によってクリーニング除去される。こ
のように、クリーニングの補完的機能がある磁気ブラシ
によれば、接触帯電よりも良好な帯電結果が得られる
（請求項４）。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記の顕著な効果が得られる。（１）請求項１磁極を配置したマグネットローラ外周上に磁性トナーよ
りなる磁気ブラシを形成し、マグネットローラに直流電
圧を印加し、対向回転する感光体表面を帯電させる装置
において、磁性トナーの体積抵抗率を１０⁸Ω・ｃｍ以
上、１０¹¹Ω・ｃｍ以下とすることにより、十分な帯電
量が得られるとともに、粒状斑点等の欠陥がない品質良
好な画像を得ることができる。

【００２９】（２）請求項２磁気ブラシ形成用の磁性トナーの体積抵抗率と、画像形
成用トナーの体積抵抗率とを実質的に同一にすること
で、帯電量の経時変化を殆ど、または全くなくすことが
できる。

【００３０】（３）請求項３マグネットローラ外周の磁極ピッチを０．５ｍｍ以下と
することで、帯電ムラの少ない良好な帯電性能を得るこ
とができる。

【００３１】（４）請求項４磁気ブラシ帯電方式による電子写真装置においては、画
像形成用トナーが磁性トナーである場合、帯電部の磁気
ブラシによってクリーニングされないトナー（漏れトナ
ー）をクリーニングすることができる。したがって、漏
れトナーに起因する画像不良、チリ等の不具合がなくな
る。

【００３２】（５）請求項５電子写真装置に請求項１，２，３または４の磁気ブラシ
帯電装置を設けることにより、品質良好な画像を安定し
て得ることができる。なお、本発明はＰＰＣ，ＮＩＰ，
ＬＢＰなど、電子写真記録方式の画像形成装置に有効に
応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】試験例に使用した磁気ブラシ帯電装置の構成を
示す概略図である。

【図２】図１の帯電装置における磁極ピッチの説明図で
ある。

【図３】図１の帯電装置による感光体の帯電量および帯
電量ムラの経時変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１感光体２バイアス電源３マグネットローラ４磁気ブラシ５電位計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁極を配置したマグネットローラ外周上
に磁性トナーよりなる磁気ブラシを形成し、マグネット
ローラに直流電圧を印加し、対向回転する感光体表面を
帯電させる装置において、前記磁性トナーの体積抵抗率
が１０⁸Ω・ｃｍ以上、１０¹¹Ω・ｃｍ以下であること
を特徴とする磁気ブラシ帯電装置。
【請求項２】前記磁性トナーの体積抵抗率が、画像形
成に用いられるトナーの体積抵抗率と実質的に同一であ
ることを特徴とする請求項１に記載の磁気ブラシ帯電装
置。
【請求項３】前記マグネットローラ外周の磁極ピッチ
が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１また
は２に記載の磁気ブラシ帯電装置。
【請求項４】画像形成に用いられるトナーが、磁性ト
ナーであることを特徴とする請求項１，２または３に記
載の磁気ブラシ帯電装置。
【請求項５】請求項１，２，３または４に記載の磁気
ブラシ帯電装置を備えていることを特徴とする電子写真
装置。