米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 写真;映画 -> キヤノン株式会社

発明の名称 磁気ブラシ帯電装置及び画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−143174
公開日 平成11年(1999)5月28日
出願番号 特願平9−302242
出願日 平成9年(1997)11月4日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】近島 一夫
発明者 井上 亮
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 回転自在なスリーブと、該スリーブに内包された磁界発生手段と、該磁界発生手段により前記スリーブ上に拘束された導電性磁性粒子と、前記スリーブ上に拘束される前記導電性磁性粒子の担持量を規制する規制部材と、を備え、帯電バイアスを印加した前記導電性磁性粒子を像担持体に接触させて該像担持体を帯電する磁気ブラシ帯電装置において、前記スリーブ上に拘束された前記導電性磁性粒子に接触して攪拌させる攪拌手段を設けた、ことを特徴とする磁気ブラシ帯電装置。
【請求項2】 前記攪拌手段は、先端部が前記導電性磁性粒子に接触する前記スリーブの長手方向に並設した非磁性部材からなる複数の攪拌板を有している、請求項1記載の磁気ブラシ帯電装置。
【請求項3】 前記攪拌板は、先端部が前記スリーブ上に拘束された前記導電性磁性粒子に対して接触、離間自在である、請求項2記載の磁気ブラシ帯電装置。
【請求項4】 前記攪拌板は、前記スリーブの長手方向に対して直交方向に揺動自在である、請求項2又は3記載の磁気ブラシ帯電装置。
【請求項5】 前記攪拌板は、前記スリーブの長手方向に揺動自在である、請求項2又は3記載の磁気ブラシ帯電装置。
【請求項6】 前記スリーブの長手方向に並設した複数の前記攪拌板の列を所定の角度を設けて少なくとも2組以上設け、かつ並設した各列の前記攪拌板が互いに重ならないよう交互に配列した、請求項2乃至5のいずれか1項記載の磁気ブラシ帯電装置。
【請求項7】 前記導電性磁性粒子の接触による電荷注入によって前記像担持体を帯電する、請求項1記載の磁気ブラシ帯電装置。
【請求項8】 像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する請求項1乃至7のいずれか1項記載の磁気ブラシ帯電装置と、を備えた、ことを特徴とする画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性磁性粒子を像担持体に接触させて該像担持体を帯電する磁気ブラシ帯電装置、及び該磁気ブラシ帯電装置を備えた電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式を利用した従来の画像形成装置では、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムという)を帯電処理する手段としてコロナ帯電器が多用されていた。これは、コロナ帯電器を感光ドラムに非接触に対向配置し、コロナ帯電器で発生する放電コロナに感光ドラム表面をさらすことで、感光ドラム表面を所定の極性、電位に帯電させるものである。
【0003】また、近年、コロナ帯電器よりも低オゾン、低電力等の利点を有することから、接触帯電装置が実用化されている。これは、電圧を印加した帯電部材を感光ドラムに当接させて感光ドラム表面を所定の極性、電位に帯電させるものである。
【0004】この帯電部材として導電性磁性粒子(以下、磁性粒子という)を用いる磁気ブラシ方式の接触帯電装置(以下、磁気ブラシ帯電装置という)は、帯電、接触の安全性等の点から好ましく用いられている。磁気ブラシ帯電装置では、磁性粒子を直接マグネット、あるいはマグネットを内包するスリーブ上に磁気ブラシとして磁気的に拘束保持させ、この磁気ブラシを感光ドラム表面に停止あるいは回転させながら接触させ、これに電圧を印加することによって感光ドラムの帯電が開始される。
【0005】図7は、従来の画像形成装置の磁気ブラシ帯電装置を示す概略図である。この磁気ブラシ帯電装置は、帯電容器5内に固定マグネットローラ4を内包した回転自在な非磁性のスリーブ3を備えている。スリーブ3上に固定マグネットローラ4の磁気力によって担持される磁性粒子Cは、規制部材6によって適当な層圧を規制された後、感光ドラム1と接触して帯電を行う。帯電容器5内の下部に設けた磁性粒子Cの貯蔵部5bには、帯電後の磁性粒子Cを攪拌する攪拌部材7が設置されている。
【0006】また、図8は、従来の画像形成装置の磁気ブラシ帯電装置の別の一例であり、この磁気ブラシ帯電装置では、帯電容器5内に上記した磁性粒子Cの貯蔵部と磁性粒子Cを攪拌する攪拌部材を備えていない。他の構成は上記図7の磁気ブラシ帯電装置と同様である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図8の画像形成装置の磁気ブラシ帯電装置は、図7の磁気ブラシ帯電装置に比べて簡易化、小型化の面では有利であるが、磁性粒子Cの貯蔵部がないので磁性粒子Cの装填量が少なくなる欠点がある。
【0008】磁気ブラシ帯電装置の帯電能力の耐久性は、磁性粒子Cの装填量をできるだけ多くすることが望ましい。ところが、磁性粒子Cの貯蔵部のない上記図8の画像形成装置の磁気ブラシ帯電装置で、磁性粒子Cの装填量を多くした場合には、規制部材6の裏側に大きな磁性粒子Cの溜まりが形成される。
【0009】しかしながら、この磁性粒子Cの溜まりはスリーブ3が回転してもほとんど動かず磁性粒子Cが循環しないため、磁性粒子Cの装填量を多くしても磁気ブラシ帯電装置の寿命を延ばすことができないという問題点があった。
【0010】そこで、本発明は、スリーブ上に担持された磁性粒子の循環、攪拌を小型化して行うことができる磁気ブラシ帯電装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、回転自在なスリーブと、該スリーブに内包された磁界発生手段と、該磁界発生手段により前記スリーブ上に拘束された導電性磁性粒子と、前記スリーブ上に拘束される前記導電性磁性粒子の担持量を規制する規制部材と、を備え、帯電バイアスを印加した前記導電性磁性粒子を像担持体に接触させて該像担持体を帯電する磁気ブラシ帯電装置において、前記スリーブ上に拘束された前記導電性磁性粒子に接触して攪拌させる攪拌手段を設けた、ことを特徴としている。
【0012】また、前記攪拌手段は、先端部が前記導電性磁性粒子に接触する前記スリーブの長手方向に並設した非磁性部材からなる複数の攪拌板を有している、ことを特徴としている。
【0013】また、前記攪拌板は、先端部が前記スリーブ上に拘束された前記導電性磁性粒子に対して接触、離間自在である、ことを特徴としている。
【0014】また、前記攪拌板は、前記スリーブの長手方向に対して直交方向に揺動自在である、ことを特徴としている。
【0015】また、前記攪拌板は、前記スリーブの長手方向に揺動自在である、ことを特徴としている。
【0016】また、前記スリーブの長手方向に並設した複数の前記攪拌板の列を所定の角度を設けて少なくとも2組以上設け、かつ並設した各列の前記攪拌板が互いに重ならないよう交互に配列した、ことを特徴としている。
【0017】また、前記導電性磁性粒子の接触による電荷注入によって前記像担持体を帯電する、ことを特徴としている。
【0018】また、本発明に係る画像形成装置は、像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する請求項1乃至7のいずれか1項記載の磁気ブラシ帯電装置と、を備えた、ことを特徴としている。
【0019】(作用)本発明の構成によれば、スリーブ上に担持された磁性粒子に攪拌手段を接触させて磁性粒子の攪拌を行うことにより、磁気ブラシ帯電装置を小型化して磁性粒子を循環させることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って本発明の実施の形態について説明する。
【0021】(実施の形態1)図1は、本発明の本実施の形態に係る画像形成装置の磁気ブラシ帯電装置を示す断面図である。なお、従来例と同一機能を有する部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0022】感光ドラム1を帯電する磁気ブラシ帯電装置2は、本実施の形態では矢印R2方向に周速度200mm/secで回転する直径25mmの非磁性のスリーブ3とスリーブ3内に固定された4極マグネットローラ4を備え、スリーブ3には帯電バイアス電源(不図示)より−700Vの直流電圧にピーク間電圧1000V、周波数1000Hzの交流電圧を重畳した帯電バイアスが印加される。
【0023】磁性粒子Cは帯電容器5に設けた規制板6によって層厚規制され、マグネットローラ4による磁気力によってスリーブ3上に保持されており、感光ドラム1との対向位置において磁気ブラシを形成し、矢印R1方向に回転する感光ドラム1に当接されている。本実施の形態では、磁性粒子Cの装填量を60gとし、スリーブ3上の磁性粒子Cの担持量を150mm/secとした。帯電容器5内のスリーブ3の上方には磁性粒子Cの溜り部5aが設けられており、磁性粒子Cはスリーブ3上に担持された量に応じて溜り部5aから供給される。また、帯電容器5内には、スリーブ3上に担持された磁性粒子Cを攪拌する攪拌装置10が設置されている(詳細は後述する)。
【0024】像担持体としての感光ドラム1は、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した電荷発生層とポリカーボネート樹脂にヒドラゾンを分散した電荷輸送層を持ち、さらに最表層には光硬化性のアクリル樹脂に超微粒子のSnO2 を分散した電荷注入層からなる有機感光層を持ち、矢印R1方向に所定のプロセススピード(本実施の形態では100mm/secの周速度)で回転駆動される。
【0025】本実施の形態では、感光ドラム1とスリーブ3の間隙を0.05cmとした。感光ドラム1とスリーブ3の間隙が小さすぎると感光ドラム1へのリークが生じやすくなり、大きすぎると帯電能力が低下してしまうので、感光ドラム1とスリーブ3の間隙は0.01cm〜0.2cmの範囲に設定される。
【0026】感光ドラム1に対向するマグネットローラ4のN1極(主極)とスリーブ3の中心を結ぶ直線と、スリーブ3の回転方向上流側に隣り合うS1極(規制極)とスリーブ3の中心を結ぶ直線がなす角θ1は90°である。
【0027】また、主極(N1極)のスリーブ3上の磁束密度は、本実施の形態では800×10-4(T)であり、主極の磁束密度が小さすぎると感光ドラム1上に磁性粒子Cの付着が発生し、また強すぎると帯電ニップ部(感光ドラム1とスリーブ3との対向部)において磁性粒子Cが停滞してしまう。このため、主極の磁束密度としては600〜1200×10-4(T)が好適である。
【0028】規制極(S1極)のスリーブ3上の磁束密度は、本実施の形態では350×10-4(T)であり、規制極の磁束密度が小さすぎると磁性粒子Cの搬送力が不足したり、規制板6の裏に磁性粒子Cを保持することができない場合があり、また強すぎると規制が安定しなかったり、磁性粒子Cにストレスがかかりすぎ、磁性粒子Cに対するトナースペントの要因となったりする。このため、規制極の磁束密度としては200〜1000×10-4(T)が好適である。
【0029】規制板6は、マグネットローラ4の主極と規制極間の、主極とスリーブ回転軸Oを結ぶ直線と規制板6とスリーブ回転軸Oを結ぶ直線のなす角(以下、θ2とする)が80°である位置に配置した。
【0030】また、主極の感光ドラム1に対する対向角度θ3、すなわちスリーブ回転軸Oと感光ドラム1とスリーブ1の最近接位置を結んだ直線と、スリーブ回転軸Oと主極を結ぶ直線のなす角は、スリーブ3の回転方向上流側をプラス側として、−10°≦θ3≦5°であることが好ましい。この範囲外であると、帯電ニップにおける磁性粒子Cの保持力が不足するために感光ドラム1への磁性粒子C付着が増加したり、磁性粒子Cの搬送力が不十分になったりする。本実施の形態ではθ3=−5°、すなわちスリーブ3の回転方向下流側に5°傾ける構成とした。
【0031】磁性粒子Cとしては、下記のものを好適に用いることができる。
【0032】樹脂とマグネタイト等の磁性粉体を混練して粒子に成型したもの、もしくはこれに抵抗値調節のために導電カーボン等を混ぜたもの。または、焼結したマグネタイト、フェライト、もしくはこれらを還元または酸化処理して抵抗値を調節したもの。または、上記の磁性粒子を抵抗調整をしたコート材(フェノール樹脂にカーボンを分散したもの等)でコート、又はNi等の金属でメッキ処理して抵抗値を適当な値にしたもの。
【0033】磁性粒子Cの抵抗値としては、高すぎると感光ドラム1に電荷が均一に注入できず、微小な帯電不良によるかぶり画像となってしまう。逆に低すぎると感光ドラム1表面にピンホールがあったとき、ピンホールに電流が集中して帯電電圧が降下し感光ドラム1表面に帯電することができず、帯電ニップ状の帯電不良となる。よって、磁性粒子Cの抵抗値としては、1×104 〜1×107 Ωが望ましい。また、磁性粒子Cの磁気特性としては、感光ドラム1への磁性粒子C付着を防止するために磁気拘束力を高くする方がよく、飽和磁化が50(A・m2 /kg)以上が望ましい。本実施の形態で用いた磁性粒子Cは、体積平均粒径30μm、見かけ密度2.0g/cm3 、抵抗値1×106 Ω、飽和磁化58(A・m2 /kg)である。
【0034】磁性粒子Cの抵抗値は、電圧が印加できる金属セル(底面積228mm2 )に磁性粒子Cを2g入れた後加重し、電圧を1〜1000V印加して測定した。また、磁性粒子Cの体積平均粒径は、水平方向最大弦長で示し、測定法は顕微鏡法により磁性粒子300個以上をランダムに選び、その径を実測して算術平均を取ることによって算出した。磁性粒子Cの磁気特性測定は、理研電子株式会社の直流磁化B−H特性自動記録装置BHH−50を用いることができる。この際、直径(内径)6.5mm、高さ10mmの円柱状の容器に磁性粒子Cを荷重約2g中程度で充填し、容器内で磁性粒子Cが動かないようにしてそのB−Hカーブから飽和磁化を測定する。磁性粒子Cの見かけ密度はJISZ25041記載の方法に準じて行った。
【0035】磁性粒子Cの粒径は、帯電能力や帯電の均一性に影響する。つまり、粒径が大きすぎると感光ドラム1との接触割合が低下し帯電むらの原因となる。粒径が小さいと帯電能力、均一性ともに向上する反面、感光ドラム1への付着が起きやすくなる。このため、磁性粒子Cの粒径としては、5〜100μmのものが好適に用いられる。
【0036】撹拌装置10は、スリーブ回転軸Oと平行に設けた回転軸11と、回転軸11の長手方向に接続した板状の非磁性金属からなる基板12と、基端側が基板12に固着され先端側がスリーブ3上に担持された磁性粒子Cと接触自在な複数の攪拌板13を備えている。
【0037】回転軸11は、その軸回りの回転と長手方向に対して移動自在であり、攪拌板13は、幅5mm、長さ8mm、厚さ1mmのシリコーンゴムからなり、基板12上に5mm間隔で並設して接着されている。攪拌板13の幅は3〜10mmが好ましい。また、各攪拌板13の間隔はその幅相当にすることが好ましい。
【0038】基板12を接続した回転軸11には駆動系(不図示)が接続されており、基板12に接着した攪拌板13の磁性粒子Cに対する接触、離間と、スリーブ3の長手方向の揺動が回転軸11の回転に応じて自在に行えるようになっている。この揺動の周期は1sec、振幅0.5mmである。撹拌板13の先端部は、磁性粒子Cとの接触時にはスリーブ3に対し進入量1mmで接触する。
【0039】次に、上記した画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【0040】画像形成時には、感光ドラム1は駆動手段(不図示)により矢印R1方向に回転駆動され、磁気ブラシ帯電装置2により表面が均一に帯電される。そして、帯電された感光ドラム1上に露光装置(不図示)によりレーザービームによる画像露光が与えられて、入力される画像情報に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置(不図示)によりトナー像として現像される。そして、感光ドラム1上のトナー像を転写装置(不図示)によって転写材(不図示)に転写し、定着装置(不図示)で定着して出力される。
【0041】上記した画像形成動作において、磁気ブラシ帯電装置2の磁性粒子Cによる感光ドラム1の帯電時に、撹拌装置10の撹拌板13の先端部はスリーブ3上に担持された磁性粒子Cに接触しているので、撹拌板13が接触した部分は磁性粒子Cの担持量が極端に低下する。
【0042】そのため、溜まり部5aから磁性粒子Cがスリーブ3上に供給されるようになる。また、このとき撹拌板13が接触していないスリーブ3上には磁性粒子Cが押し出されてくる。この動きによって、磁性粒子Cはスリーブ3の回転軸方向にも撹拌される。さらに、回転軸11をその長手方向に移動させて攪拌板13を回転軸11の長手方向に揺動させることにより、磁性粒子Cを均一に撹拌することができ、装填した磁性粒子C全体を循環させることができる。
【0043】また、スリーブ3上の磁性粒子Cに撹拌板13が接触しているときには、規制板6による層厚規制後の磁性粒子Cの担持量が部分的に不均一になり、帯電むらが生じる場合がある。このため、上記したように撹拌板13による磁性粒子Cの撹拌動作は、画像出力前後もしくは連続画像出力中の紙間時に行うことが望ましい。本実施の形態では、画像出力前後に上記撹拌動作を行うようにした。
【0044】上記した本実施の形態による磁性粒子Cの撹拌効果を調べるために、画像出力の耐久試験を行った。図3は、その結果を示したグラフであり、aは本実施の形態、bは従来例である。また、図3の縦軸は帯電能力を示すもので、ここではΔVで表す。ΔVは0Vの感光ドラム1を−700Vに帯電するときの、一周目電位から飽和電位を差し引いた値であり、この値が小さいほど帯電能力が高いことを示している。横軸は耐久枚数である。耐久試験は連続100枚モードで、画像比率8%の原稿を用いて行った。また、磁性粒子Cの装填量はともに60gであり、スリーブ3上の磁性粒子Cの担持量は150mmg/secである。
【0045】この画像出力の耐久試験の結果から明らかなように、本実施の形態の磁気ブラシ帯電装置2では、スリーブ3上の磁性粒子Cを撹拌することにより、帯電能力の低下が従来例に比べて非常に少なかった。
【0046】本実施の形態で用いた撹拌板13の形態は一例であり、例えばその材質をシリコーンゴムに限ったものではなく、樹脂あるいは非磁性の金属などの剛体であっても当接部におけるスリーブ3上の磁性粒子Cの担持量を減少させるものであれば同様の効果を得ることができる。また、撹拌板13の磁性粒子Cとの接触部の形状も板状に限らず、三角形状や円形状等でもよく、さらに、基板12と撹拌板13を樹脂で一体成型してもよい。
【0047】また、撹拌板13はスリーブ3に接触することは必ずしも必要でなく、当接部におけるスリーブ3上の磁性粒子Cの担持量が減少する程度に磁性粒子Cに接触すれば同様の効果が得られる。
【0048】このように、スリーブ3上に担持された磁性粒子Cに撹拌板13を当てて、磁性粒子Cの撹拌、循環を行うことにより、磁気ブラシ帯電装置の小型化、簡易化を図ることができ、かつ磁気ブラシ帯電装置2の帯電能力の低下を長期にわたって防止して、高寿命化を図ることができる。
【0049】(実施の形態2)図4は、本実施の形態に係る画像形成装置の磁気ブラシ帯電装置を示す断面図、図5は、磁気ブラシ帯電装置の攪拌装置を示す斜視図である。なお、実施の形態1と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0050】本実施の形態における磁気ブラシ帯電装置2の攪拌装置10aは、回転軸11aの長手方向に2つの基板12a,12bをそれぞれ所定の角度(本実施の形態では、基板12a,12bのなす角度が約15°)で取り付け、各基板12a,12bに複数の攪拌板13a,13bを所定の間隔で並設した構成である。回転軸11a、基板12a,12b、攪拌板13a,13bは、実施の形態1と同様に構成で形成されている。各攪拌板13aと13bは互いに交互に配置されており、攪拌板13a,13bの先端部がスリーブ3上の磁性粒子Cにそれぞれ接触した際に、磁性粒子Cの流れに対して互いに重ならないようにしている。
【0051】撹拌装置10aは、駆動手段(不図示)によって回転軸11aを回転することにより、スリーブ3上の磁性粒子Cに2つの撹拌板13a,13bをそれぞれ1秒間に所定回数(本実施の形態では2回)ずつ交互に接触させた。なお、本実施の形態では、回転軸11aはその長手方向に移動しないので、攪拌板13は回転軸11の長手方向に揺動しない。
【0052】また、撹拌板13a,13bの先端部は、スリーブ3と0.5mmの間隔で磁性粒子Cに接触するように設定されている。これは、2つの撹拌板13a,13bを交互に接触させる際に磁性粒子Cの飛散を防止するためである。
【0053】上記した本実施の形態による磁性粒子Cの撹拌効果を調べるために、画像出力の耐久試験を行った。図6は、その結果を示したグラフであり、aは本実施の形態、bは従来例である。また、図6の縦軸は帯電能力を示すもので、ここではΔVで表す。ΔVは0Vの感光ドラム1を−700Vに帯電するときの、一周目電位から飽和電位を差し引いた値であり、この値が小さいほど帯電能力が高いことを示している。横軸は耐久枚数である。耐久試験は連続100枚モードで、画像比率8%の原稿を用いて行った。また、磁性粒子Cの装填量はともに60gであり、スリーブ3上の磁性粒子Cの担持量は150mmg/secである。
【0054】この画像出力の耐久試験の結果から明らかなように、本実施の形態の磁気ブラシ帯電装置2においても、スリーブ3上の磁性粒子Cを撹拌することにより、帯電能力の低下が従来例に比べて非常に少なかった。
【0055】このように、スリーブ3上に担持された磁性粒子Cに撹拌板13a,13bを交互に当てて、磁性粒子Cの撹拌、循環を行うことにより、磁気ブラシ帯電装置の小型化、簡易化を図ることができ、かつ磁気ブラシ帯電装置2の帯電能力の低下を長期にわたって防止して、高寿命化を図ることができる。
【0056】また、本実施の形態では、撹拌板13a,13bをスリーブ3の長手方向に揺動させる必要がないため、撹拌13a,13bの駆動機構を単純化することができる。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、スリーブ上に担持された磁性粒子に攪拌手段を接触させて規制手段の裏側に滞留している磁性粒子の攪拌、循環を行うことにより、磁気ブラシ帯電装置の小型化と簡易化を図ることができ、かつ帯電性能の低下を防止して高寿命化を図ることができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013