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技術 粒状帯電剤、物体表面の帯電方法、感光体の帯電方法および画像形成装置

出願人 京セラ株式会社
発明者 西口泰夫小沢義夫山根信司
出願日 1993年3月23日 (27年7ヶ月経過) 出願番号 1993-089422
公開日 1994年9月30日 (26年1ヶ月経過) 公開番号 1994-274005
状態 特許登録済
技術分野 電子写真の帯電 電子写真における帯電・転写・分離
主要キーワード 測定帯 接触粒子 磁気部材 磁性高 分級粒子 高バイアス電圧 販商品 低バイアス電圧
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年9月30日)のものです。
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図面 (5)

構成

体積固有抵抗が5×104Ω・cm以上の磁性高抵抗粒子と、体積固有抵抗が5×103Ω・cm以下の磁性導電性粒子との混合物からなり、混合物として101〜108Ω・cmの体積固有抵抗値を有し、導電性粒子平均粒径高抵抗粒子の平均粒径よりも小さく、全体の10重量%以上が粒径10μm以下の導電性粒子であり、全体の5重量%以上が高抵抗粒子である粒状帯電剤29と電子写真感光体11とを撹拌下に接触せしめ、粒状帯電剤29を介して感光体11に電圧印加して帯電せしめる、接触帯電方式を用いた画像形成装置

効果

粒状帯電剤として導電性粒子と高抵抗粒子との混合物を用いて導電性分布をもたせ、しかも、粒径、抵抗を最適化することにより、過剰電流による絶縁破壊を防止し、接触粒子帯電によって感光体を短時間で均一帯電させることができる。

概要

背景

C.F.カールソンによる電子写真法の発明(米国特許第2,297,691号明細書)以来、この方法を基礎として各種の改良、開発がなされている。カールソン方式に代表される電子写真方式は現在広く用いられており、感光体の均一帯電→選択露光による潜像の形成→現像剤によるトナー像の形成→転写定着基本プロセスとする。

感光体を暗下に帯電させる帯電方法としては、コロナ放電法が代表的であり、現在も市販商品の主流を占めている。しかしコロナ放電法は、オゾンが発生するという問題があり、また、大電力を使用し設置スペースも大型化するという問題があった。そこで、コロナ放電法の欠点を解決する技術として、導電性ローラー導電性ブラシ導電性粒子等の導電部材を感光体に接触せしめ、これら導電部材を介して電圧印加する接触帯電法が、近年注目されている。

導電性粒子を用いる粒子帯電法は、磁性粒子により磁気ブラシを形成し、この磁性粒子を介して電荷注入する方法であり、103〜107Ω・cm程度の比較的高抵抗の磁性粒子を用い、1KVあるいはそれ以上の高バイアス電圧を印加することにより感光体を帯電させていた。例えば、特開昭61−57958号公報では、106Ω・cmの磁性粒子に2000Vの帯電用バイアス電圧を印加している。

しかしながら、従来の接触粒子帯電法では、短い接触時間で所望の帯電電位まで均一帯電させることが難しく、また、帯電効率を高めるべく余り抵抗の帯電用粒子を使用すると感光体の絶縁破壊を起こすという問題があり、特に、低バイアス帯電用感光体の場合に顕著であった。

すなわち、100V前後の低帯電バイアス電圧で感光体を接触粒子帯電させる場合、帯電用磁性粒子の抵抗は101〜108Ω・cmであることが好ましいが、あまり低抵抗の粒子、例えば102Ω・cmのレベルの磁性粒子を用いた場合、異常電流や感光体の微小欠陥部分があると、絶縁破壊によるピンホールが生じる。

概要

体積固有抵抗が5×104Ω・cm以上の磁性高抵抗粒子と、体積固有抵抗が5×103Ω・cm以下の磁性導電性粒子との混合物からなり、混合物として101〜108Ω・cmの体積固有抵抗値を有し、導電性粒子の平均粒径が高抵抗粒子の平均粒径よりも小さく、全体の10重量%以上が粒径10μm以下の導電性粒子であり、全体の5重量%以上が高抵抗粒子である粒状帯電剤29と電子写真感光体11とを撹拌下に接触せしめ、粒状帯電剤29を介して感光体11に電圧を印加して帯電せしめる、接触帯電方式を用いた画像形成装置

粒状帯電剤として導電性粒子と高抵抗粒子との混合物を用いて導電性分布をもたせ、しかも、粒径、抵抗を最適化することにより、過剰電流による絶縁破壊を防止し、接触粒子帯電によって感光体を短時間で均一帯電させることができる。

目的

本発明は、絶縁破壊を防止して、接触粒子帯電により物体を均一帯電させることを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
4件

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請求項1

電圧印加されて接触する物体電荷注入し、物体表面を帯電させる粒状帯電剤であって、磁性を有し体積固有抵抗が5×104Ω・cm以上の高抵抗粒子と、磁性を有し体積固有抵抗が5×103Ω・cm以下の導電性粒子との混合物からなり、混合物として101〜108Ω・cmの体積固有抵抗値を有し、導電性粒子の平均粒径が高抵抗粒子の平均粒径よりも小さく、全体の10重量%以上が粒径10μm以下の導電性粒子であり、全体の5重量%以上が高抵抗粒子であることを特徴とする粒状帯電剤。

請求項2

磁性を有し体積固有抵抗が5×104Ω・cm以上の高抵抗粒子と、磁性を有し体積固有抵抗が5×103Ω・cm以下の導電性粒子との混合物からなり、混合物として101〜108Ω・cmの体積固有抵抗値を有し、導電性粒子の平均粒径が高抵抗粒子の平均粒径よりも小さく、全体の10重量%以上が粒径10μm以下の導電性粒子であり、全体の5重量%以上が高抵抗粒子である粒状帯電剤と、物体表面とを接触させ、粒状帯電剤を撹拌しつつ粒状帯電剤を介して物体表面に電圧を印加することを特徴とする物体表面の帯電方法

請求項3

400ボルト以下の電圧を印加する請求項2に記載の帯電方法。

請求項4

粒状帯電剤と物体とを相対的に移動させることにより粒状帯電剤を撹拌する請求項2または3に記載の帯電方法。

請求項5

物体が、画像信号露光により感光して導電化する感光体である請求項2〜4のいずれか一項に記載の感光体の帯電方法。

請求項6

感光体を均一帯電させる帯電部材、選択的な光照射により感光体の帯電電位を選択的に低下せしめて低電位部と高電位部とよりなる静電潜像を感光体上に形成する露光部材、静電潜像が形成された感光体と現像剤とを接触せしめ、トナーを選択的に付着せしめて、トナーからなる画像を感光体上に形成する現像部材とを有する画像形成装置において、帯電部材が、磁性を有し体積固有抵抗が5×104Ω・cm以上の高抵抗粒子と、磁性を有し体積固有抵抗が5×103Ω・cm以下の導電性粒子との混合物からなり、混合物として101〜108Ω・cmの体積固有抵抗値を有し、導電性粒子の平均粒径が高抵抗粒子の平均粒径よりも小さく、全体の10重量%以上が粒径10μm以下の導電性粒子であり、全体の5重量%以上が高抵抗粒子であり、撹拌下に感光体と接触する粒状帯電剤と、磁力により粒状帯電剤を引き付け、撹拌を許容して粒状帯電剤を拘束する磁気部材と、粒状帯電剤を介して感光体に電圧を印加する帯電バイアス電源とを有することを特徴とする画像形成装置。

請求項7

帯電バイアス電源が400ボルト以下の電圧を印加する請求項6に記載の画像形成装置。

請求項8

感光体が、帯電部材、露光部材、現像部材の設置位置へ順次移動し、一方、粒状帯電剤が磁気部材に拘束されて移動し、感光体と粒状帯電剤が相対的に逆方向に移動することにより、あるいは、感光体と粒状帯電剤とが相対的に同一方向に移動し且つ移動速度が異なることにより、粒状帯電剤が撹拌される請求項6または7に記載の画像形成装置。

技術分野

なお、上記実施例では、特願平5−42069号に記載の現像方法を用いることにより、低帯電バイアス電圧および低現像バイアス電圧による画像形成を可能としている。

背景技術

0001

本発明は、物体帯電に関し、詳しくは、プリンター複写機等の画像形成装置における電子写真感光体などを均一帯電させるための粒子帯電に関する。

0002

C.F.カールソンによる電子写真法の発明(米国特許第2,297,691号明細書)以来、この方法を基礎として各種の改良、開発がなされている。カールソン方式に代表される電子写真方式は現在広く用いられており、感光体の均一帯電→選択露光による潜像の形成→現像剤によるトナー像の形成→転写定着基本プロセスとする。

0003

感光体を暗下に帯電させる帯電方法としては、コロナ放電法が代表的であり、現在も市販商品の主流を占めている。しかしコロナ放電法は、オゾンが発生するという問題があり、また、大電力を使用し設置スペースも大型化するという問題があった。そこで、コロナ放電法の欠点を解決する技術として、導電性ローラー導電性ブラシ導電性粒子等の導電部材を感光体に接触せしめ、これら導電部材を介して電圧印加する接触帯電法が、近年注目されている。

0004

導電性粒子を用いる粒子帯電法は、磁性粒子により磁気ブラシを形成し、この磁性粒子を介して電荷注入する方法であり、103〜107Ω・cm程度の比較的高抵抗の磁性粒子を用い、1KVあるいはそれ以上の高バイアス電圧を印加することにより感光体を帯電させていた。例えば、特開昭61−57958号公報では、106Ω・cmの磁性粒子に2000Vの帯電用バイアス電圧を印加している。

0005

しかしながら、従来の接触粒子帯電法では、短い接触時間で所望の帯電電位まで均一帯電させることが難しく、また、帯電効率を高めるべく余り抵抗の帯電用粒子を使用すると感光体の絶縁破壊を起こすという問題があり、特に、低バイアス帯電用感光体の場合に顕著であった。

発明が解決しようとする課題

0006

すなわち、100V前後の低帯電バイアス電圧で感光体を接触粒子帯電させる場合、帯電用磁性粒子の抵抗は101〜108Ω・cmであることが好ましいが、あまり低抵抗の粒子、例えば102Ω・cmのレベルの磁性粒子を用いた場合、異常電流や感光体の微小欠陥部分があると、絶縁破壊によるピンホールが生じる。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、絶縁破壊を防止して、接触粒子帯電により物体を均一帯電させることを目的とする。

0008

本発明の粒状帯電剤は、電圧が印加されて接触する物体に電荷を注入し、物体表面を帯電させる粒状帯電剤であって、磁性を有し体積固有抵抗が5×104Ω・cm以上の高抵抗粒子と、磁性を有し体積固有抵抗が5×103Ω・cm以下の導電性粒子との混合物からなり、混合物として101〜108Ω・cmの体積固有抵抗値を有し、導電性粒子の平均粒径が高抵抗粒子の平均粒径よりも小さく、全体の10重量%以上が粒径10μm以下の導電性粒子であり、全体の5重量%以上が高抵抗粒子であることを特徴とする。

0009

また、本発明の帯電方法は、この粒状帯電剤と物体表面とを接触させ、粒状帯電剤を撹拌しつつ、粒状帯電剤を介して物体表面に電圧を印加することを特徴とする。この帯電方法は、特に、電子写真方式を応用した画像形成方法で使用される感光体の帯電方法に好適である。

0010

本発明の画像形成装置は、感光体を均一帯電させる帯電部材、選択的な光照射により感光体の帯電電位を選択的に低下せしめて低電位部と高電位部とよりなる静電潜像を感光体上に形成する露光部材、静電潜像が形成された感光体と現像剤とを接触せしめて、トナーを選択的に付着せしめて、トナーからなる画像を感光体上に形成する現像部材とを有する画像形成装置において、帯電部材が、磁性を有し体積固有抵抗が5×104Ω・cm以上の高抵抗粒子と、磁性を有し体積固有抵抗が5×103Ω・cm以下の導電性粒子との混合物からなり、混合物として101〜108Ω・cmの体積固有抵抗値を有し、導電性粒子の平均粒径が高抵抗粒子の平均粒径よりも小さく、全体の10重量%以上が粒径10μm以下の導電性粒子であり、全体の5重量%以上が高抵抗粒子であり、撹拌下に感光体と接触する粒状帯電剤と、磁力により粒状帯電剤を引き付け、撹拌を許容して粒状帯電剤を拘束する磁気部材と、粒状帯電剤を介して感光体に電圧を印加する帯電バイアス電源とを有することを特徴とする。

0011

図1は、本発明の帯電方法を、電子写真感光体を用いた画像形成方式に応用した実施例について示す説明図である。導電性支持体13上に感光層15が形成されたドラム状の感光体11の周囲には、帯電ユニット21、露光ユニットLE露光光学系41)、現像ユニット51、転写ユニット71、定着ユニット81が配設されている。なお、感光体11としては、ベルト状(シート状)のものを用いてもよい。

0012

感光体11としては、a−Si系感光体、OPC系感光体有機感光体)、Se系感光体など適宜のものを採用できる。感光体11は、まず、帯電ユニット21で暗下に帯電させられる。帯電ユニット21は、マグローラ25を内包し導電性帯電スリーブ27を有する磁気ブラシローラ23(磁性部材)と、磁性の粒状帯電剤29と、帯電バイアス電源31とから構成されている。粒状帯電剤29は、帯電スリーブ27を介して帯電バイアス電源31から電圧が印加され、感光体11に接触して感光体11に電荷を注入し帯電させるものであり、磁気ブラシローラ23に対して磁気的に結合していわゆる磁気ブラシを形成し、磁気ブラシローラ23の回転に伴なって感光体11と接触しながら回転する。

0013

表面が均一帯電された感光体11は、ついでLED露光光学系41により画像露光がなされる。画像露光により、露光部の表面電位が選択的に低下し、低電位部と高電位部とからなる静電潜像が形成される。なお、図1に示した実施例ではプリンターとしての使用を念頭におき、LED露光光学系61により、将来の画像部に相当する部位の電位を低下させている。LED露光光学系61はLEDチップ記録画素の数だけ直線状に配列したLEDアレイセルフォックレンズ等からなる結像光学系を組み合わせたものであるが、LED露光光学系に代えて、回転ミラーとf−θレンズを用いるレーザ露光光学系、あるいは複写機へ応用する場合はオリジナル原稿からの反射光照射する複写光学系などを用いることができる。また、感光体11の内側から背面画像露光してもよい。静電潜像が形成された感光体11は、ついで、現像ユニット51により現像される。

0014

現像ユニット51は、現像ローラ53により現像剤91を感光体11の表面に供給する。現像ローラ53の導電性の現像スリーブ57には、感光体11と現像ローラ53との間に現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源59が接続されている。現像ローラ53は、いくつかの磁極(N,S極)を有するマグローラ55を導電性の現像スリーブ57が内包してなる。現像に際しては、現像バイアス電源59からバイアス電圧を印加して、現像ローラ53と感光体11との間に現像バイアス電界を発生せしめる。

0015

現像により、現像剤91中のトナー93が、感光体の静電潜像に対して選択的に付着し、感光体11上にトナーからなる画像が形成される。このトナー93は、転写ユニット73で、転写バイアス電源75により負のバイアス電圧が印加された転写ローラ73により、紙95に転写される。69は、紙95を送り出すレジストローラを示す。ついで、転写トナーは、定着ユニット81で定着ローラ83(加熱ローラ)により紙95に定着される。85は、加圧ローラを示す。転写時に転写されずに感光体11上に残った残存トナーは、クリーニングブレード99で除かれる。

0016

以上の説明では主として、感光体11を正帯電させ2成分現像剤を用い反転現像により画像形成する場合を説明したが、1成分現像剤等の他の現像剤、正規現像法等の他の現像プロセスを適用することもできる。粒状帯電剤は、磁性の導電性粒子と磁性の高抵抗粒子との混合物からなり、全体の平均粒径は5〜40μmが好適であり、好ましくは5〜30μmである。平均粒径が大きすぎると均一帯電が困難となり、一方、小さすぎると物理的に感光体11に付着し、磁気ブラシローラ13に拘束することが困難となる。

0017

導電性粒子は、高抵抗粒子よりも平均粒径が小さく、高抵抗粒子の平均粒径の1/2以下であることが好ましく、より好ましくは1/3以下である。導電性粒子の平均粒径は0.5〜15μmが好適であり、好ましくは2〜10μmである。高抵抗粒子の平均粒径は10〜50μmであり、好ましくは15〜40μmである。

0018

また、粒状帯電剤の全体の粒子の10重量%以上、好ましくは10〜70重量%の粒子が導電性粒子であり、一方、全体の粒子の5重量%以上、好ましくは30〜90重量%の粒子が高抵抗粒子である。導電性粒子の数が少なすぎると感光体11を均一帯電させることが困難となり、一方、高抵抗粒子の数が少なすぎると感光体11に部分的に急激に電流が流れて絶縁破壊を起こし、ピンボールを発生させやすくなる。粒状帯電剤は、全体として101〜108Ω・cm、好ましくは102〜107Ω・cmの体積固有抵抗値を有する。

0019

なお、本発明の体積固有抵抗は、底部に電極を有する内径20mmのテフロン製筒体に粒子を1.5g入れ、外径20mmφの電極を挿入し、上部から1kgの荷重掛けて測定した時の値である。導電性粒子は、5×103Ω・cm以下、好ましくは1×101〜1×103Ω・cmの体積固有抵抗を有し、この値が大きすぎると、感光体を十分に帯電させることができない。高抵抗粒子は、5×104Ω・cm以上、好ましくは5×104〜5×109Ω・cmの体積固有抵抗値を有し、この値が小さすぎると感光体の絶縁破壊につながる。

0020

図2に本発明の粒状帯電剤が形成する磁気ブラシの模式図を示す。粒状帯電剤101は共に磁性で、粒径の大きな高抵抗粒子103と小さな導電性粒子105とからなり、磁気ブラシローラ23に磁気的に引きつけられ、互いに連なるようにして磁気ブラシを形成する。この際、10μm以下の微粉状の導電性粒子105は、高抵抗粒子103の側面に付着し磁力によって保持される。さらに、感光体11表面との摩擦により粒状帯電剤が撹拌され、空間移動による導電を示すようになる。空間移動による導電とは、導電性粒子と高抵抗粒子とが共存する混合系においては、静止状態においては殆ど電流が流れない場合でも、粒子が撹拌下におかれ、互いに移動すると電流が流れやすくなる現象を言う。

0021

図3により、この空間移動による導電について説明する。高抵抗粒子のみからなる均一系の粒状帯電剤と、高抵抗粒子に導電性粒子を混合した混合系の粒状帯電剤とを用意し、図1の帯電バイアス電源31から電圧を印加する。このとき、感光体11と磁気ブラシローラ23とを順方向(図1に矢印P,Mで表示)に回転させ、感光体11に対する磁気ブラシローラの周速比を1から徐々に大きくする。周速比が1の場合、すなわち両者の周速比が等しい場合は、粒状帯電剤29はほとんど撹拌されず感光体に流入する電流は小さい。一方、周速比が大きくなると、しだいに粒状帯電剤29が激しく撹拌され、混合系の粒状帯電剤29では導電性粒子の移動により電荷注入量が大きくなり、大きな電流が流れる。一方、均一系の粒状帯電剤29ではそれ程変化がない。図3では、帯電バイアス電圧を50V印加した場合と100V印加した場合を示している。

0022

このように、本発明の粒状帯電剤は、撹拌下に使用することが必要である。これは、撹拌手段を別途設けることによっても達成されるが、感光体と磁気ブラシローラとを逆方向に回転させたり、感光体と磁気ブラシローラとを異なる周速比で順方向に回転させることにより容易に実現できる。順方向で回転させる場合は、周速比を2〜5に設定することが好ましい。また、磁石を回転させ、粒状帯電剤を撹拌しても同様の効果が得られる。

0023

本発明の粒状帯電剤では、高抵抗粒子では電流がその表面を主として流れ、導電性粒子による大きな空間移動効果により、多くの電荷を感光体に注入することができる。また、電流が高抵抗粒子の表面を経由して流れるので、高抵抗粒子が一種抵抗層として働き、過剰電流の流れることが防止される。このため、磁気ブラシの先端がそれぞれ電極の集合体として帯電機能を発揮し、短い時間で感光体を均一に帯電させることができ、しかも、過剰電流による感光層の絶縁破壊、ピンホールの発生が防止される。

0024

帯電時に、帯電バイアス電源31から暗下に感光体11に印加される電圧は、使用される感光体11の帯電能や、画像形成システムとして要求される感光体11の帯電電圧に応じて適宜決定される。本発明では、例えば、帯電電圧400ボルト以下の低バイアス電圧で帯電させる場合に好適であり、より好ましくは250ボルト以下、さらに好ましくは30〜150ボルトである。

0025

なお、仮に電荷の注入に必要な導電性を有する粒子を単独で用いたとすると、電流は粒子の接点を通じて直接感光体に流れ込み、もし異常電流が流れ込んだり、感光体に微小な欠陥があったりすると、感光層が絶縁破壊を起こしてピンホールが発生する。このことは、特に、感光層膜厚が薄い低帯電用感光体の場合に顕著である。

0026

磁性の高抵抗粒子103としては、電子写真法で現像剤のキャリアとして用いられている素材をそのまま利用することができ、具体的には、フェライト粒子樹脂コーティングを施したフェライト粒子、マグネタイト粒子フェライトまたはマグネタイト微粒子樹脂中に分散した磁性樹脂粒子などが用いられる。磁性の導電性粒子105は、表面抵抗層を形成して安定化した鉄粉のように素材自体が導電性と磁性を兼ね備えた粒子でもよく、また、磁性を有すコア粒子の表面に導電層を形成して導電性を付与したものでもよく、後者のコア粒子としては、次の2つのタイプが代表的である。

0027

(1)磁性材微粒子バインダー樹脂中に分散・担持せしめた磁性樹脂粒子コア
(2)フェライト、マグネタイト等の磁性粉体粒子そのものからなる磁性粉体粒子コア
一方、粒子コア上の導電性表面層形成法、すなわち粒子コアの導電化法としては、以下の(イ)〜(ハ)がいずれも適用できる。

0028

(イ)導電性カーボンブラック等の導電性微粒子磁性粒子コアの表面に固着させる。この方法は、特に、上記(1)の磁性樹脂粒子コアに好適である。粒子コアへの導電性微粒子の固着は、磁性材微粒子をバインダー樹脂中に分散させた磁性粒子コアと導電性微粒子とを均一混合し、粒子コアの表面に導電性微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与え導電性微粒子を磁性粒子コアの表層中に打ち込むようにして固定することにより行なわれる。このような表面改質装置としては、例えば、ハイブリダイザー((株)奈良機械製作所製)などがある。このような導電性磁性粒子は、ヨーロッパ公開特許EP0492665号に記載されている。

0029

(ロ)合成樹脂中に導電性微粒子が分散された導電性樹脂被覆層を、磁性粒子コアの表面に形成する。この方法は、上記(1)の磁性樹脂粒子コア(2)の磁性粉体粒子コアの両方に適用でき、具体的には以下の(1)〜(3)の方法を採用できる。
(1)樹脂を溶媒等に溶解し、その中に導電性微粒子を分散させ、これを粒子コア上に塗布し、加熱により溶媒を揮発、除去して導電性樹脂被覆層を形成する方法。
(2) 樹脂を溶媒等に溶解し、その中に導電性微粒子を分散させ、これを粒子コア上に塗布し、加熱して溶媒を除去するとともに、樹脂成分の架橋重合を進め、強固な導電性樹脂被覆層を形成する方法。
(3)カーボンブラック等の導電性微粒子の存在下に、フェライト粒子等の粒子コアの表面でモノマーを直接重合せしめ、導電性微粒子を巻き込むようにして導電性樹脂被覆層を成長、形成する方法。この方法は、例えば特開平2−187771号公報に、特開昭60−106808号公報を引用して記載されている。

0030

(ハ)CVD法蒸着法、スパッタリング法等の薄膜形成法により、ITO(Indium−Tin−Oxide)、酸化インジウム酸化スズアルミニウムニッケルクロム、金などの導電性薄膜を、磁性粒子コアの表面に形成する。

発明の効果

0031

高抵抗粒子および導電性粒子の磁力は、ある程度以上に大きいことが必要であり、好ましくは5KOe(エールステッド)の磁場での最大磁化磁束密度)が50emu/g以上、より好ましくは55〜200emu/gである。また、1KOeの磁場での最大磁化は、30emu/g以上が好適であり、好ましくは40〜100emu/gである。なお本発明ではその効果を損なわない範囲で、10μmを超える導電性粒子や、粒径が小さな高抵抗粒子を粒状帯電剤中に存在せしめることもできる。

0032

本発明によれば、粒状帯電剤として導電性粒子と高抵抗粒子との混合物を用いて導電性の分布をもたせ、しかも、粒径、抵抗を最適化することにより、過剰電流による絶縁破壊を防止し、接触粒子帯電によって感光体を短時間で均一帯電させることができる。なお、以上の説明では、主として電子写真感光体を中心にして説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の物体の帯電に利用することができる。

0033

(1) 粒状帯電剤の調製
ポリエチレン樹脂に85重量%のマグネタイトを混合、混練したのちロートプレクス粗粉砕し、平均8μmの粒子を得た。ついで、風力分級機でこの粒子から10μm以上の粗粉と2μm以下の微粉を取り除き、平均粒径7μmの分級粒子を得た。

0034

この分級粒子に2重量%の導電性カーボンブラックをヘンシェルミキサーを用いて混合した後、ハイブリタイザー(奈良機械製作所)にて導電性カーボンブラックを粒子表面に固定し、最大磁化75emu/g、抵抗1×102Ω・cmの導電性粒子を得た。

0035

一方、平均粒径50μm、最大磁化65emu/g、抵抗8×107Ω・cmのノンコートフェライト粒子を調製して高抵抗粒子とし、この高抵抗粒子に対して前記導電性粒子を0〜25重量%添加、混合し、粒状帯電剤とした。各粒状帯電剤の特性は、以下の表1の通りである。

0036

導電性粒子配合量(%) 平 均 粒 径(μm) 抵 抗(Ω・cm)
粒状帯電剤A 25 35 3×104
粒状帯電剤B 15 40 8×104
粒状帯電剤C 5 48 5×106
粒状帯電剤D 0 50 8×107

0037

(2)感光体の帯電特性の測定
図1に示した装置から現像ユニット51を除去し、その位置に電位測定装置を設置し、LED露光光学系41を駆動させることなく、帯電ユニット21による感光体の帯電量を電位測定装置により、暗下に測定した。

0038

このとき、粒状帯電剤A〜Dをそれぞれ用い、感光体に対する磁気ブラシローラ23の周速比を一定にして、ドラム状の感光体11の1周目〜3周目までの感光体電位を測定した。このとき、帯電バイアス電源31による印加電圧を100Vとした。また、感光体11としては、直径30mmφのa−Si系感光体ドラムを用いた。感光体3周でA41枚のプリントが可能となるが、実際の装置においては、1周目から均一の帯電を感光体に付与することが必要である。

0039

以上の結果を図4に示す。導電性粒子を添加し、感光体11に対する磁気ブラシローラ23の周速比を一定にして粒状帯電剤29を撹拌下に置くことにより、感光体電位を上昇せしめて、画像形成可能なレベルまで感光体を帯電せしめうることが判る。

0040

なお、画像形成システムによっては、より高電位まで感光体を帯電させる必要がある場合もあるが、その場合は帯電バイアス用電源による印加電圧を増加せしめればよい。また、一般に、暗減衰を無視できないので、測定帯電電位は図4の場合に100Vまで上昇しない。

0041

(3)画像形成
スチレンアクリル酸n−ブチル共重合体共重合比80/20) 25重量部
マグネタイト75重量部
上記混合物を混練後、ジェットミル粉砕分級してキャリアコアを得た。このキャリアコア100重量部に対して、2重量部の導電性カーボンブラック(導電性微粒子、平均粒径20〜30nm)をヘンシェルミキサーで十分混合してキャリアコアの表面に均一に付着させた。

0042

ついで表面処理装置(ハイブリタイザー、奈良機械製作所製)を用い、機械的衝撃力によりキャリアコアの表層にこれら微粒子を固着させ、導電性磁性樹脂キャリアを得た。このキャリアの性状は以下の通りであった。
体積固有抵抗:5×103Ω・cm
飽和磁化:64emu/g
35μm以下の粒子が占める割合:40重量%
スチレン/アクリル酸n−ブチル共重合体(共重合比80/20) 73重量部
マグネタイト15重量部
カーボンブラック5重量部
ポリプロピレンワックス5重量部
荷電制御剤2重量部

図面の簡単な説明

0043

上記混合物を混練後、ジェットミルで粉砕し、分級して平均粒径10μmのトナーを得た。上記のキャリアおよびトナーをトナー濃度(T/D)20重量%となるように混合して現像剤(体積固有抵抗2×104Ω・cm)を調製し、図1に示した装置を用い、上述の粒状帯電剤AまたはBそれぞれを使用して以下の条件で画像形成を行なったところ、いずれも画像濃度1.0〜1.4の鮮明な画像が得られた。ここで、感光体としては、感光層の膜厚10μm、直径30mmφのドラム状a−Si系感光体を用いた。
帯電バイアス電圧:100V
現像バイアス電圧:70V

--

0044

図1本発明の画像形成方法について示す説明図である。
図2本発明の粒状帯電剤が形成する磁気ブラシの模式図である。
図3空間移動による導電について示すグラフである。
図4実施例における感光体の帯電電位を示すグラフである。

0045

11感光体
13導電性支持体
15感光層
21帯電ユニット
23磁気ブラシローラ
25マグローラ
27帯電スリーブ
29 粒状帯電剤
31帯電バイアス電源
41LED露光光学系
51現像ユニット
53現像ローラ
55 マグローラ
57スリーブ
59現像バイアス電源
71転写ユニット
73転写ローラ
77転写バイアス電源
81定着ユニット
83定着ローラ
85加圧ローラ
91現像剤
93トナー
95 紙
99クリーニングブレード
101 粒状帯電剤
103高抵抗粒子
105 導電性粒子

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