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JP3165925B2 - Charging device - Google Patents
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JP3165925B2 - Charging device - Google Patents

Charging device

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JP3165925B2
JP3165925B2 JP28899191A JP28899191A JP3165925B2 JP 3165925 B2 JP3165925 B2 JP 3165925B2 JP 28899191 A JP28899191 A JP 28899191A JP 28899191 A JP28899191 A JP 28899191A JP 3165925 B2 JP3165925 B2 JP 3165925B2
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magnetic
charging
toner
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bias voltage
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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機等の画
像形成装置において、像形成体を一様に帯電させる磁気
ブラシを用いた帯電装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging device using a magnetic brush for uniformly charging an image forming body in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子写真方式による画像形成装置
において、感光体ドラム等の像形成体の帯電には、一般
にコロナ帯電器が使用されていた。このコロナ帯電器
は、高電圧を放電ワイヤに印加して、放電ワイヤの周辺
に強電界を発生させ気体放電を行うもので、その際発生
する電荷イオンを像形成体に吸着させることにより帯電
が行われる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus, a corona charger is generally used for charging an image forming body such as a photosensitive drum. This corona charger applies a high voltage to the discharge wire to generate a strong electric field around the discharge wire to perform gas discharge. Done.

【0003】このような従来の画像形成装置に用いられ
ているコロナ帯電器は、像形成体と機械的に接触するこ
となく帯電させることができるため、帯電時に像形成体
を傷付けることがないという利点を有している。しかし
ながら、このコロナ帯電器は高電圧を使用するために感
電したり、リークする危険があり、かつ気体放電に伴っ
て発生するオゾンが人体に有害であり、像形成体の寿命
を短くするという欠点を有していた。また、コロナ帯電
器による帯電電位は温度,湿度に強く影響されるので不
安定であり、さらに、コロナ帯電器では高電圧入力後に
安定した帯電電位を得るには数秒程度の時間が必要であ
って、通信端末機や情報処理装置として電子写真式画像
形成装置を利用する場合の大きな欠点となっている。
The corona charger used in such a conventional image forming apparatus can be charged without mechanically contacting the image forming body, so that the image forming body is not damaged during charging. Has advantages. However, this corona charger uses a high voltage, so there is a risk of electric shock or leakage, and ozone generated by gas discharge is harmful to the human body, and the life of the image forming body is shortened. Had. Further, the charging potential of the corona charger is unstable because it is strongly affected by temperature and humidity. Further, in the corona charger, it takes about several seconds to obtain a stable charging potential after high voltage input. This is a major drawback when using an electrophotographic image forming apparatus as a communication terminal or an information processing apparatus.

【0004】このようなコロナ帯電器の多くの欠点は、
帯電を行うのに気体放電を伴うことに原因がある。
Many disadvantages of such corona chargers are:
This is because charging involves gas discharge.

【0005】そこで、コロナ帯電器のような気体放電を
行わず、しかも像形成体に機械的損傷を与えることな
く、該像形成体を帯電させることのできる帯電装置とし
て、マグネットを内包した円筒上に磁性粒子を吸着して
磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシで像形成体の表面
を摺擦することにより帯電を行うようにした帯電装置が
特開昭53-133569号公報に開示されている。
[0005] Therefore, as a charging device capable of charging an image forming body without performing gas discharge as in a corona charger and without causing mechanical damage to the image forming body, a charging device on a cylinder containing a magnet is used. Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-133569 discloses a charging device in which a magnetic brush is formed by adsorbing magnetic particles to the surface of an image forming body by rubbing the magnetic brush with the magnetic brush. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭53-133569号公報に開示された帯電装置において
も、像形成体を完全に安定して一様に帯電させることは
できないという問題点があった。これに関してはトナー
の磁気ブラシへの混入が大きな問題となっていて、トナ
ーは絶縁性であって、トナーによって帯電性が低下する
ことが原因とされている。
However, even the charging device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-133569 has a problem that the image forming body cannot be completely and stably charged uniformly. there were. In this regard, mixing of the toner into the magnetic brush is a serious problem, which is attributed to the fact that the toner is insulative and the toner reduces the chargeability.

【0007】本発明はこれらの点を解決して、オゾンの
発生がなく、極めて安定した均一な帯電を行うことので
きる帯電装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a charging device capable of performing extremely stable and uniform charging without generating ozone.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、磁極を配置
したマグネット外周を回転可能に配置された円筒と、そ
の円筒部分に付着した磁性粒子層からなる磁気ブラシ
を、像形成体の移動方向に対して同方向あるいは逆方向
に移動・摺接させ、前記磁気ブラシにバイアス電圧を印
加することで、前記像形成体の帯電を行う帯電装置にお
いて、前記磁性粒子は長軸と短軸の比が3倍以下の球形
の磁性粒子であって、前記磁気ブラシに印加するバイア
ス電圧は絶対値が500〜1000Vの直流成分にPe
ak−Peak電圧(V P-P )として200〜3500
Vの交流成分を重畳した交流バイアス電圧であって、該
バイアス電圧の直流成分の極性は前記磁性ブラシを構成
する磁性粒子とトナーとを摩擦帯電したトナーの極性と
同じであることを特徴とする帯電装置によって達成され
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a magnetic brush comprising a cylinder rotatably disposed around the outer periphery of a magnet having magnetic poles disposed thereon and a magnetic particle layer attached to the cylindrical portion, in a moving direction of the image forming body. The magnetic particles are moved and slid in the same direction or in the opposite direction, and a bias voltage is applied to the magnetic brush to charge the image forming body. Is less than 3 times spherical
The bias voltage applied to the magnetic brush is Pe to a DC component having an absolute value of 500 to 1000 V.
200-3500 as ak-Peak voltage (V PP )
An AC bias voltage on which an AC component of V is superimposed.
The polarity of the DC component of the bias voltage constitutes the magnetic brush
This is achieved by a charging device characterized in that the polarity of the toner is the same as the polarity of the toner obtained by frictionally charging the magnetic particles and the toner.

【0009】[0009]

【発明の構成】本発明においては、画像形成装置におけ
るトナーと、磁性粒子との帯電極性を、像形成体の帯電
を行う帯電極性と同じとすることを特徴とする。これに
より磁性粒子とトナーとの付着力を低減させ、像形成体
へ混入したトナーを付着させるようにしたものである。
ここで、磁性粒子の粒径について述べると一般に磁性粒
子の平均粒径が大きいと、(イ)搬送担体上に形成され
る磁気ブラシの穂の状態が荒いために、電界により振動
を与えながら帯電しても、磁気ブラシにムラが現れ易
く、帯電ムラの問題が起こる。この問題を解消するに
は、キャリヤ粒子の平均粒径を小さくすればよく、実験
の結果、平均粒径100μm以下でその効果が現れ初め、特
に70μm以下になると、実質的に(イ)の問題が生じな
くなることが判明した。しかし、粒子が細か過ぎると帯
電時像担持体面に付着するようになったり、飛散し易く
なったりする。これらの現象は、粒子に作用する磁界の
強さ、それによる粒子の磁化の強さにも関係するが、一
般的には、粒子の平均粒径が30μm以下に顕著に現れる
ようになる。なお、磁化の強さは20〜200emu/gのものが
好ましく用いられる。
The present invention is characterized in that the charging polarity of the toner and the magnetic particles in the image forming apparatus is the same as the charging polarity for charging the image forming member. Thereby, the adhesive force between the magnetic particles and the toner is reduced, and the toner mixed into the image forming body is adhered.
Here, the particle size of the magnetic particles will be described. In general, if the average particle size of the magnetic particles is large, (a) the state of the ears of the magnetic brush formed on the carrier is rough, and the magnetic particles are charged while applying vibrations by an electric field. Even so, unevenness is likely to appear on the magnetic brush, causing the problem of uneven charging. In order to solve this problem, the average particle size of the carrier particles may be reduced. As a result of the experiment, the effect starts to appear when the average particle size is 100 μm or less. Has been found to no longer occur. However, if the particles are too fine, they will adhere to the surface of the image carrier at the time of charging, or will be easily scattered. These phenomena are related to the intensity of the magnetic field acting on the particles and the intensity of the magnetization of the particles, but generally, the average particle size of the particles becomes remarkable when it is 30 μm or less. Note that the magnetization intensity is preferably 20 to 200 emu / g.

【0010】以上から、磁性粒子の粒径は、平均粒径が
100μm以下、特に好ましくは70μm以下30μm以上である
ことが好ましい。
From the above, the average particle diameter of the magnetic particles is
It is preferably 100 μm or less, particularly preferably 70 μm or less and 30 μm or more.

【0011】このような磁性粒子は、磁性体として従来
の磁性キャリヤ粒子におけると同様の、鉄,クロム,ニ
ッケル,コバルト等の金属、あるいはそれらの化合物や
合金、例えば四三酸化鉄,γ−酸化第二鉄,二酸化クロ
ム,酸化マンガン,フェライト,マンガン−銅系合金、
と云った強磁性体の粒子、又はそれら磁性体粒子の表面
をスチレン系樹脂,ビニル系樹脂,エチレン系樹脂,ロ
ジン変性樹脂,アクリル系樹脂,ポリアミド樹脂,エポ
キシ樹脂,ポリエステル樹脂等の樹脂で被覆するか、あ
るいは、磁性体微粒子を分散して含有した樹脂で作るか
して得られた粒子を従来公知の平均粒径選別手段で粒径
選別することによって得られる。
Such magnetic particles are made of a metal such as iron, chromium, nickel, cobalt or the like, or a compound or alloy thereof, such as triiron tetroxide, γ-oxide, as in the case of conventional magnetic carrier particles. Ferric iron, chromium dioxide, manganese oxide, ferrite, manganese-copper alloy,
The surface of the ferromagnetic particles or the magnetic particles is coated with a resin such as styrene resin, vinyl resin, ethylene resin, rosin modified resin, acrylic resin, polyamide resin, epoxy resin, polyester resin, etc. Or by using a resin containing magnetic fine particles dispersed therein to obtain particles obtained by a conventional known average particle size selecting means.

【0012】なお、磁性粒子を球状に形成することは、
搬送担体に形成される粒子層が均一となり、また搬送担
体に高いバイアス電圧を均一に印加することが可能とな
ると云う効果も与える。即ち、磁性粒子が球形化されて
いることは、(1)一般に、磁性粒子は長軸方向に磁化
吸着され易いが、球形化によってその方向性が無くな
り、したがって、層が均一に形成され、局所的に抵抗の
低い領域や層厚のムラの発生を防止する、(2)磁性粒
子の高抵抗化と共に、従来の粒子に見られるようなエッ
ジ部が無くなって、エッジ部への電界の集中が起こらな
くなり、その結果、磁性粒子搬送担体に高いバイアス電
圧を印加しても、像担持体面に均一に放電して帯電ムラ
が起こらない、と云う効果を与える。以上のような効果
を奏する球形粒子にはキャリヤ粒子の抵抗率が105Ω・cm
以上、特に1012Ω・cm以下であるように帯電性の磁性粒
子を形成したものが好ましい。この抵抗率は、粒子を0.
50cm2の断面積を有する容器に入れてタッピングした
後、詰められた粒子上に1kg/cm2の荷重を掛け、荷重と
底面電極との間に1000V/cmの電界が生ずる電圧を印加
したときの電流値を読み取ることで得られる値であり、
この抵抗率が低いと、搬送担体にバイアス電圧を印加し
た場合に、磁性粒子に電荷が注入されて、像担持体面に
磁性粒子が付着し易くなったり、あるいはバイアス電圧
のブレークダウンが起こり易くなったりする。又、抵抗
率が高いと電荷注入が行われず帯電が行われない。
The formation of the magnetic particles in a spherical shape is as follows.
The effect that the particle layer formed on the carrier becomes uniform and a high bias voltage can be uniformly applied to the carrier is also provided. That is, the fact that the magnetic particles are spherical is that (1) generally, the magnetic particles are easily magnetized and adsorbed in the long axis direction, but the spherical particles lose their directionality, so that the layer is formed uniformly and the local layer is formed. (2) With the increase in the resistance of the magnetic particles, the edge portion as seen in conventional particles is eliminated, and the concentration of the electric field on the edge portion is reduced. As a result, even when a high bias voltage is applied to the magnetic particle carrier, an effect is obtained in that the surface of the image carrier is uniformly discharged and uneven charging does not occur. The spherical particles exhibiting the above effects have a carrier particle resistivity of 10 5 Ωcm.
As described above, it is particularly preferable to form magnetic particles having a chargeability of 10 12 Ω · cm or less. This resistivity reduces the particle to 0.
After tapping in a container having a sectional area of 50 cm 2, a load of 1 kg / cm 2 on packed particles, when a voltage is applied to the field of 1000V / cm is generated between the load and a bottom electrode Is the value obtained by reading the current value of
When the resistivity is low, when a bias voltage is applied to the carrier, electric charges are injected into the magnetic particles, so that the magnetic particles easily adhere to the surface of the image carrier, or the breakdown of the bias voltage easily occurs. Or On the other hand, if the resistivity is high, charge injection is not performed and charging is not performed.

【0013】以上を総合して、磁性粒子は、少なくとも
長軸と短軸の比が3倍以下であるように球形化されてお
り、針状部やエッジ部等の突起が無く、抵抗率が106Ω・
cm以上好ましくは1010Ω・cm以下であることが適正条件
である。そして、このような球状の磁性粒子は、磁性体
粒子にできるだけ球形のものを選ぶこと、磁性体微粒子
分散系の粒子では、できるだけ磁性体の微粒子を用い
て、分散樹脂粒子形成後に球形化処理を施すこと、ある
いはスプレードライの方法によって分散樹脂粒子を有す
ること等によって製造される。
In view of the above, the magnetic particles are spherical so that the ratio of the major axis to the minor axis is at least three times or less, there are no projections such as needles or edges, and the resistivity is low. 10 6 Ω
It is an appropriate condition that the thickness be not less than cm and preferably not more than 10 10 Ω · cm. For such spherical magnetic particles, select magnetic particles as spherical as possible.For particles of a magnetic fine particle dispersion system, use magnetic particles as much as possible, and perform spheroidizing treatment after forming dispersed resin particles. It is manufactured by applying or having dispersed resin particles by a spray drying method.

【0014】トナーと磁性粒子が帯電時像担持体へ移動
するには、低いトナー電荷量であることが必要であり、
磁性粒子にトナーを混合し、1%のトナー濃度に調整し
た条件下で摩擦帯電量を3〜20μC/gとする場合、磁気
ブラシへのトナーの蓄積が防止できた。トナーの電荷量
が大きいと磁性粒子から離れずらくなり、一方小さいと
電気的に像担持体に移動しなくなることが認められた。
一部逆極性トナーの発生に起因すると考えられる。
In order for the toner and the magnetic particles to move to the image carrier during charging, a low toner charge amount is required.
When the toner was mixed with the magnetic particles and the amount of triboelectric charge was adjusted to 3 to 20 μC / g under the condition of adjusting the toner concentration to 1%, accumulation of the toner on the magnetic brush could be prevented. It was found that when the charge amount of the toner is large, it is difficult to separate from the magnetic particles, and when the charge amount is small, it does not electrically move to the image carrier.
This is considered to be due in part to the generation of opposite polarity toner.

【0015】以上が磁性粒子についての条件であり、次
に粒子層を形成して像担持体を帯電する磁性粒子搬送担
体に関する条件について述べる。
The conditions for the magnetic particles have been described above. Next, the conditions for the magnetic particle carrier for forming a particle layer and charging the image carrier will be described.

【0016】磁性粒子搬送担体は、バイアス電圧を印加
し得る搬送担体が用いられるが、特に、表面に粒子層が
形成されるスリーブの内部に複数の磁極を有する磁石体
が設けられている構造のものが好ましく用いられる。こ
のような搬送担体においては、回転磁石体との相対的な
回転によって、スリーブの表面に形成される粒子層が波
状に起伏して移動するようになるから、新しい磁性粒子
が次々と供給され、スリーブ表面の粒子層に多少の層厚
の不均一があっても、その影響は上記波状の起伏によっ
て実際上問題とならないように十分カバーされる。そし
て、スリーブの回転あるいはさらに磁石体の回転による
磁性粒子の搬送速度は、像担持体の移動速度と殆ど同じ
か、それよりも早いことが好ましい。また、スリーブの
回転による搬送方向は、同方向が好ましい。同方向の方
が反対方向の場合よりも帯電の均一性に優れている。し
かし、それらに限定されるものではない。
As the magnetic particle carrier, a carrier to which a bias voltage can be applied is used. In particular, a carrier having a plurality of magnetic poles is provided inside a sleeve having a surface on which a particle layer is formed. Are preferably used. In such a carrier, since the particle layer formed on the surface of the sleeve moves undulatingly due to relative rotation with the rotating magnet body, new magnetic particles are supplied one after another, Even if there is some non-uniformity in the thickness of the particle layer on the sleeve surface, the effect is sufficiently covered by the wavy undulation so as not to cause a practical problem. The transport speed of the magnetic particles due to the rotation of the sleeve or the rotation of the magnet body is preferably almost the same as or faster than the moving speed of the image carrier. Further, the conveying direction by the rotation of the sleeve is preferably the same. The same direction has better charging uniformity than the opposite direction. However, it is not limited to them.

【0017】また、搬送担体上に形成する粒子層の厚さ
は、規制板によって十分に掻き落されて均一な層となる
厚さであることが好ましく、そして、搬送担体と像担持
体との間隙は100〜5000μmが好ましい。搬送担体と像担
持体の表面間隙が100μmよりも狭くなり過ぎると、それ
に対して均一な帯電作用する磁気ブラシの穂を形成する
のが困難となり、また、十分な磁性粒子を帯電部に供給
することもできなくなって、安定した帯電が行われなく
なるし、間隙が5000μmを大きく超すようになると、粒
子層が荒く形成されて帯電ムラが起き易く、又、電荷注
入効果が低下して十分な帯電が得られないようになる。
このように、搬送担体と像担持体の間隙が極端になる
と、それに対して搬送担体上の粒子層の厚さを適当にす
ることができなくなるが、間隙が100〜5000μmの範囲で
は、それに対して粒子層を厚さを適当に形成することが
できる。磁気ブラシの摺擦による掃き目が生じることが
防止されるからである。
The thickness of the particle layer formed on the carrier is preferably such that it is sufficiently scraped off by the regulating plate to form a uniform layer. The gap is preferably 100 to 5000 μm. If the surface gap between the carrier and the image carrier becomes too narrower than 100 μm, it becomes difficult to form the magnetic brush ears that uniformly act on the surface, and supply sufficient magnetic particles to the charging unit. In addition, stable charging cannot be performed, and if the gap exceeds 5000 μm, the particle layer is formed coarsely and charging unevenness easily occurs, and the charge injection effect is reduced and sufficient charging is performed. Can not be obtained.
As described above, when the gap between the carrier and the image carrier is extremely large, the thickness of the particle layer on the carrier cannot be appropriately adjusted.However, when the gap is in the range of 100 to 5000 μm, on the other hand, Thus, the particle layer can be formed to have an appropriate thickness. This is because it is possible to prevent the occurrence of sweeping lines due to sliding of the magnetic brush.

【0018】また、本帯電装置が適用される画像形成方
法では現像に当って反転現像の方が好ましい。なぜなら
帯電装置から排出されたトナーは、反転現像時には同一
極性となり、画像のカブリが防止できることになるから
である。
In the image forming method to which the present charging device is applied, reversal development is more preferable in development. This is because the toner discharged from the charging device has the same polarity during reversal development, so that fogging of the image can be prevented.

【0019】[0019]

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例について説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1は本発明の帯電装置を備えた電子写真
記録装置の構成の概要を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the outline of the configuration of an electrophotographic recording apparatus provided with the charging device of the present invention.

【0021】図において、10は矢示(時計)方向に回転す
る像形成体である(−)帯電のOPC感光体ドラムで、
その周縁部には後述する帯電装置20、露光装置からの像
露光L、現像器30、転写ローラ13、クリーニング装置50
等が設けられている。
In the figure, reference numeral 10 denotes a (-) charged OPC photosensitive drum which is an image forming body which rotates in the direction of the arrow (clockwise).
In the peripheral portion, a charging device 20 described later, image exposure L from an exposure device, a developing device 30, a transfer roller 13, and a cleaning device 50
Etc. are provided.

【0022】本実施例のコピープロセスの基本動作は、
図示しない操作部よりコピー開始指令が図示しない制御
部に送出されると、制御部の制御により、感光体ドラム
10は矢示方向に回転を始める。感光体ドラム10の回転に
従いその周面は、後述する帯電装置20により一様に帯電
通過する。感光体ドラム10上には、画像書き込み装置等
からの例えばレーザビームLによる画像の書き込みが行
われ、画像に対応した静電潜像が形成される。
The basic operation of the copy process of this embodiment is as follows.
When a copy start command is sent from an operation unit (not shown) to a control unit (not shown), the photosensitive drum is controlled by the control unit.
10 starts rotating in the direction of the arrow. As the photoreceptor drum 10 rotates, its peripheral surface is uniformly charged and passed by a charging device 20 described later. An image is written on the photosensitive drum 10 by, for example, a laser beam L from an image writing device or the like, and an electrostatic latent image corresponding to the image is formed.

【0023】現像器30内には2成分現像剤があって撹拌
スクリュー33A,33Bによって撹拌されたのち、マグネッ
トローラ32の外側にあって回転する現像スリーブ31外周
に付着して現像剤の磁気ブラシを形成し、現像スリーブ
31には所定のバイアス電圧が印加されて、感光体ドラム
10に対向した現像領域において反転現像が行われる。
A two-component developer is contained in the developing device 30 and is stirred by the stirring screws 33A and 33B, and then adheres to the outer periphery of the rotating developing sleeve 31 outside the magnet roller 32 and adheres to the outer periphery of the rotating developing sleeve 31. Forming a developing sleeve
A predetermined bias voltage is applied to 31 and the photosensitive drum
Reversal development is performed in the development area facing 10.

【0024】給紙カセット40からは、記録紙Pが一枚ず
つ第1給紙ローラ41によって繰り出される。この繰り出
された記録紙Pは、感光体ドラム10上の前記トナー像と
同期して作動する第2給紙ローラ42によって感光体ドラ
ム10上に送出される。 そして転写ローラ13の作用によ
り、感光体ドラム10上のトナー像が記録紙P上に転写さ
れ、感光体ドラム10上から分離される。トナー像を転写
された記録紙Pは搬送手段80を経て図示しない定着装置
へ送られ、熱定着ローラ及び圧着ローラによって挟持さ
れ、溶融定着されたのち装置外へ排出される。記録紙P
に転写されずに残ったトナーを有して回転する感光体ド
ラム10の表面は、ブレード51等を備えたクリーニング装
置50により掻き落とされ清掃されて次回の複写に待機す
る。
From the paper feed cassette 40, the recording paper P is fed out one by one by a first paper feed roller 41. The fed recording paper P is sent out onto the photosensitive drum 10 by a second paper feed roller 42 that operates in synchronization with the toner image on the photosensitive drum 10. Then, the toner image on the photosensitive drum 10 is transferred onto the recording paper P by the operation of the transfer roller 13 and separated from the photosensitive drum 10. The recording paper P to which the toner image has been transferred is sent to a fixing device (not shown) via a conveying means 80, is pinched by a heat fixing roller and a pressure roller, is melt-fixed, and is discharged out of the device. Recording paper P
The surface of the photoreceptor drum 10 that rotates with the toner remaining without being transferred to the surface is scraped off and cleaned by a cleaning device 50 having a blade 51 and the like, and waits for the next copy.

【0025】図2は図1の静電記録装置等において用い
られる本発明の帯電装置20の一実施例を示す断面図であ
る。図において、21は磁性粒子で、導電性を有するよう
コーティングした球形フェライト粒子を用いた。その他
に磁性粒子と樹脂を主成分としてこれを熱錬成後に粉砕
して得られる導電性の磁性樹脂粒子を用いることもでき
る。良好な帯電を行うために、外形は真球で粒径50μ
m、比抵抗108Ω・cmに調整されていて、トナーとの摩擦
帯電量はトナー濃度1%の条件で−5μC/gであった。
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the charging device 20 of the present invention used in the electrostatic recording apparatus shown in FIG. In the figure, reference numeral 21 denotes magnetic particles, and spherical ferrite particles coated to have conductivity are used. In addition, conductive magnetic resin particles obtained by pulverizing magnetic particles and a resin as main components after thermal smelting can also be used. In order to perform good charging, the external shape is a true sphere and the particle size is 50μ
m, and the specific resistance was adjusted to 10 8 Ω · cm, and the triboelectric charge amount with the toner was -5 μC / g under the condition of a toner concentration of 1%.

【0026】22は非磁性金属で形成された導電性円筒、
23は導電性円筒22の内部に配置された柱状のマグネット
棒(ロール)で、このマグネット23は図においてはS極
及びN極を配置するよう着磁されていて、導電性円筒22
は固定されたマグネット23に対し回動可能になってい
る。また、マグネット23は等極配置磁極として回転して
もよい。導電性円筒22は感光体ドラム10との対向位置で
感光体ドラム10の移動方向と同方向に1.2〜2.0倍の周速
度で回転させられる。
22 is a conductive cylinder formed of a non-magnetic metal,
Reference numeral 23 denotes a columnar magnet rod (roll) disposed inside the conductive cylinder 22. The magnet 23 is magnetized so as to arrange an S pole and an N pole in the figure.
Is rotatable with respect to the fixed magnet 23. Further, the magnet 23 may be rotated as an equipolar arrangement magnetic pole. The conductive cylinder 22 is rotated at a position facing the photosensitive drum 10 at a circumferential speed of 1.2 to 2.0 times in the same direction as the moving direction of the photosensitive drum 10.

【0027】感光体ドラム10は、導電基材10bとその表
面を覆う感光体層10aとからなり、導電基材10bは接地
されている。
The photosensitive drum 10 comprises a conductive base material 10b and a photosensitive body layer 10a covering the surface thereof, and the conductive base material 10b is grounded.

【0028】24は前記導電性円筒22と導電基材10bとの
間にバイアス電圧を付与するバイアス電源で、導電性円
筒22はこのバイアス電源24を介して接地されている。
Reference numeral 24 denotes a bias power supply for applying a bias voltage between the conductive cylinder 22 and the conductive base 10b. The conductive cylinder 22 is grounded via the bias power supply 24.

【0029】前述バイアス電源24は帯電すべき電圧と同
じ値に設定された直流成分に交流成分を重畳した交流バ
イアス電圧を供給する電源で、保護抵抗28を介して導電
性円筒22と感光体ドラム10との間の間隙の大きさ、感光
体ドラム10に帯電する帯電電圧等によって異なるが、間
隙は0.1〜5mmの間に保持され、帯電すべき電圧とほぼ
同じ−500〜−1000Vの直流成分に、Peak−Peak電圧(V
p−p)として200〜3500Vの交流成分を重畳した交流バ
イアス電圧を供給することにより、好ましい帯電条件を
得ることができた。交流バイアスを印加することにより
ムラのない帯電を得ることができる。
The bias power supply 24 is a power supply for supplying an AC bias voltage in which an AC component is superimposed on a DC component set to the same value as a voltage to be charged. The bias power supply 24 is connected to the conductive cylinder 22 and the photosensitive drum via a protection resistor 28. The gap is maintained between 0.1 mm and 5 mm, and the DC component of -500 V to -1000 V, which is approximately the same as the voltage to be charged, although it varies depending on the size of the gap between the photoconductor 10 and the charging voltage for charging the photosensitive drum 10. The Peak-Peak voltage (V
By supplying an AC bias voltage in which an AC component of 200 to 3500 V was superimposed as pp), favorable charging conditions could be obtained. By applying an AC bias, charging without unevenness can be obtained.

【0030】なおバイアス電源24は、DC成分は定電圧
制御を、交流成分は定電流制御を行っている。
The bias power supply 24 performs constant voltage control for the DC component and constant current control for the AC component.

【0031】25は前記磁性粒子21を貯蔵部を形成するケ
ーシングで,このケーシング25内に前記導電性円筒22と
マグネット23が配置されており、またケーシング25の出
口には規制板26が設けてあって、導電性円筒22に付着し
て搬出される磁性粒子21層の厚さを規制するようになっ
ていて、感光体ドラム10と導電性円筒22との間隙は厚さ
を規制された磁性粒子21層で接続される。
Reference numeral 25 denotes a casing forming a storage portion for the magnetic particles 21. The conductive cylinder 22 and the magnet 23 are disposed in the casing 25. A regulating plate 26 is provided at an outlet of the casing 25. The thickness of the layer of magnetic particles 21 adhered to the conductive cylinder 22 and carried out is regulated, and the gap between the photosensitive drum 10 and the conductive cylinder 22 is a magnetic layer whose thickness is regulated. The particles are connected by 21 layers.

【0032】次に前述した帯電装置20の動作について説
明する。
Next, the operation of the charging device 20 will be described.

【0033】感光体ドラム10を矢示方向に回転させなが
ら導電性円筒22を矢示同方向に感光体ドラム10の周速度
の1.2〜2.0倍の周速度で回転させると、導電性円筒22に
付着・搬送される磁性粒子21層はマグネット22の磁力線
により導電性円筒22上の感光体ドラム10との対向位置で
磁気的に連結して一種のブラシ状になり、いわゆる磁気
ブラシが形成される。そして磁気ブラシは導電性円筒22
の回転方向に搬送されて感光体ドラム10の感光体層10a
に接触し摺擦する。導電性円筒22と感光体ドラム10との
間には前記交流バイアス電圧がかけられているので、導
電性の磁性粒子21を経て感光体層10aに電荷が注入され
て帯電が行われる。この場合特にバイアス電圧を交流バ
イアス電圧としているので、磁気ブラシからの電荷注入
に振動を与えることになり、極めて安定した均一な帯電
を行うことができる。撹拌板27は磁性粒子21の偏りを修
正する板状部材を軸の回りに有する回転体である。
When the conductive cylinder 22 is rotated in the direction indicated by the arrow at a peripheral speed of 1.2 to 2.0 times the peripheral speed of the photosensitive drum 10 while rotating the photosensitive drum 10 in the direction indicated by the arrow, the conductive cylinder 22 The layer of magnetic particles 21 attached and conveyed is magnetically connected at a position facing the photosensitive drum 10 on the conductive cylinder 22 by lines of magnetic force of the magnet 22 to form a kind of brush, forming a so-called magnetic brush. . And the magnetic brush is a conductive cylinder 22
Of the photosensitive drum 10
And rub. Since the AC bias voltage is applied between the conductive cylinder 22 and the photosensitive drum 10, charges are injected into the photosensitive layer 10a through the conductive magnetic particles 21 to perform charging. In this case, in particular, since the bias voltage is set to the AC bias voltage, the charge injection from the magnetic brush is vibrated, and extremely stable and uniform charging can be performed. The stirring plate 27 is a rotating body having a plate member for correcting the bias of the magnetic particles 21 around the axis.

【0034】なお、以上の実施例において、導電性円筒
22に印加する交流電圧成分の周波数と電圧を変化させた
結果を図3に示した。
In the above embodiment, the conductive cylinder
FIG. 3 shows the result of changing the frequency and the voltage of the AC voltage component applied to 22.

【0035】図3において、縦線で陰を有した範囲が絶
縁破壊の生じ易い範囲、斜線で陰を付した範囲が帯電ム
ラを生じ易い範囲であり、陰を付してない範囲が安定し
て帯電の得られる好ましい範囲である。図から明らかな
ように、好ましい範囲は、交流電圧成分の変化によって
多少変化する。なお、交流電圧成分の波形は、正弦波に
限らず、矩形波や三角波であってもよい。また図3にお
いて、散点状の陰を施した低周波領域は、周波数が低い
ために帯電ムラが生ずるようになる範囲である。
In FIG. 3, the range shaded by a vertical line is a range where dielectric breakdown is likely to occur, the range shaded by a diagonal line is a range where charge unevenness is likely to occur, and the range without shade is stable. This is a preferred range in which charging can be obtained. As is apparent from the figure, the preferable range slightly changes due to the change in the AC voltage component. The waveform of the AC voltage component is not limited to a sine wave, but may be a rectangular wave or a triangular wave. In FIG. 3, the low-frequency region shaded in a scattered manner is a range in which charging unevenness occurs due to a low frequency.

【0036】本実施例において非帯電とするには、バイ
アス電圧の直流成分を零とすることによって行うことが
できる。また、マグネット22の磁極のNS方向を感光体
ドラム10の対向部の接線と平行となるよう回動させる
と、磁気ブラシの穂が水平磁界により感光体ドラム10と
の対向部の接線方向と平行となり、磁気ブラシの先端は
感光体ドラム10より離されるので非帯電とすることがで
きる。
In this embodiment, non-charging can be performed by setting the DC component of the bias voltage to zero. When the NS direction of the magnetic pole of the magnet 22 is rotated so as to be parallel to the tangent to the opposing portion of the photoreceptor drum 10, the spikes of the magnetic brush are parallel to the tangential direction of the opposing portion to the photoreceptor drum 10 by a horizontal magnetic field. Thus, the tip of the magnetic brush is separated from the photosensitive drum 10, so that the magnetic brush can be uncharged.

【0037】なお、長期使用によって感光体ドラム10表
面にクリーニングされずに残留したトナーの磁性粒子21
層内への混入が多くなり磁気ブラシの抵抗が高くなって
帯電効率が損なわれることがある。
The toner magnetic particles 21 remaining on the surface of the photoreceptor drum 10 after being used for a long time without being cleaned.
In some cases, the mixing into the layer increases, the resistance of the magnetic brush increases, and the charging efficiency is impaired.

【0038】これには画像形成前の感光体ドラム10の予
備回転時に導電性円筒22に印加する直流バイアス電圧の
極性を高く設定し、あるいは交流電圧を高く設定して、
トナーが感光体に付着し易い条件を設定してトナー混入
を防止することができる。特に反転現像を行う画像形成
装置のように感光体ドラム10の帯電極性がトナーと同極
性の場合は現像器内のトナー極性と同じとなるためにト
ナーがコンタミしずらく、現像時画像にかぶりとして現
れず極めて好適な組合わせとなる。
For this purpose, the polarity of the DC bias voltage applied to the conductive cylinder 22 during the pre-rotation of the photosensitive drum 10 before image formation is set high, or the AC voltage is set high.
Conditions for easily attaching the toner to the photoreceptor can be set to prevent the toner from being mixed. In particular, when the charging polarity of the photoconductor drum 10 is the same as that of the toner, as in an image forming apparatus that performs reversal development, the toner is hardly contaminated because it has the same polarity as the toner in the developing unit, and the image is fogged during development. , Which is a very suitable combination.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、感光体ドラムに直接電
荷を注入するので、バイアス電圧を低くすることがで
き、オゾンの発生を防止し、バイアス電圧を交流バイア
ス電圧としたので、極めて安定した均一な帯電を行うこ
とのできる帯電装置を提供することができる。
According to the present invention, the charge is directly injected into the photosensitive drum, so that the bias voltage can be reduced, the generation of ozone is prevented, and the bias voltage is set to the AC bias voltage, so that it is extremely stable. Thus, a charging device capable of performing uniform charging can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の帯電装置を備えた静電記録装置の構成
の概要を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an outline of a configuration of an electrostatic recording device including a charging device of the present invention.

【図2】本発明の帯電装置の一実施例を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the charging device of the present invention.

【図3】交流電圧成分の周波数と電圧を変化させたとき
の帯電特性図である。
FIG. 3 is a charging characteristic diagram when the frequency and voltage of an AC voltage component are changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 感光体ドラム 20 帯電装置 21 磁性粒子 22 導電性円筒 23 マグネット 24 バイアス電源 25 ケーシング 26 規制板 28 保護抵抗 10 Photoreceptor drum 20 Charging device 21 Magnetic particles 22 Conductive cylinder 23 Magnet 24 Bias power supply 25 Casing 26 Regulator plate 28 Protection resistor

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 磁極を配置したマグネット外周を回転可
能に配置された円筒と、その円筒部分に付着した磁性粒
子層からなる磁気ブラシを、像形成体の移動に対して移
動・摺接させ、前記磁気ブラシにバイアス電圧を印加す
ることで、前記像形成体の帯電を行う帯電装置におい
て、前記磁性粒子は長軸と短軸の比が3倍以下の球形の磁性
粒子であって、 前記磁気ブラシに印加するバイアス電圧
は絶対値が500〜1000Vの直流成分にPeak−
Peak電圧(V P-P )として200〜3500Vの交
流成分を重畳した交流バイアス電圧であって、該バイア
ス電圧の直流成分の極性は前記磁性ブラシを構成する磁
性粒子とトナーとを摩擦帯電したトナーの極性と同じで
あることを特徴とする帯電装置。
A magnetic brush comprising a cylinder having a magnetic pole and a magnetic particle layer attached to the cylindrical portion rotatably arranged on the outer periphery of the magnet, and a magnetic brush made of a magnetic particle layer attached to the cylindrical portion; In a charging device for charging the image forming body by applying a bias voltage to the magnetic brush, the magnetic particles have a spherical magnetic shape having a ratio of a major axis to a minor axis of 3 times or less.
A particle, a bias voltage applied to the magnetic brush
Is Peak- to the DC component whose absolute value is 500-1000V.
Peak voltage (V PP ) of 200-3500 V
An AC bias voltage on which a flow component is superimposed.
The polarity of the DC component of the magnetic brush is
A toner having the same polarity as the toner obtained by frictionally charging the conductive particles and the toner.
【請求項2】 前記トナーの摩擦帯電量はトナー濃度1
%で3〜20μC/gであることを特徴とする請求項1
の帯電装置。
2. The toner according to claim 1, wherein the toner has a triboelectric charge amount of 1
2. The method according to claim 1, wherein the percentage is 3 to 20 .mu.C / g.
Charging device.
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