JP3142037B2 - 電子写真装置 - Google Patents

電子写真装置

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JP3142037B2
JP3142037B2 JP05294399A JP29439993A JP3142037B2 JP 3142037 B2 JP3142037 B2 JP 3142037B2 JP 05294399 A JP05294399 A JP 05294399A JP 29439993 A JP29439993 A JP 29439993A JP 3142037 B2 JP3142037 B2 JP 3142037B2
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  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真装置に係り、特
にa−Siドラムを用いたプリンタ、複写機、ファクシ
ミリ等の電子写真装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より感光体ドラム外周面上に、露
光、現像、転写、クリーニング(残留トナー除去)、除
電、及び帯電の各プロセス手段を配置し、所定の電子写
真プロセスにより画像形成を行なう、いわゆるカールソ
ンプロセスに基づく電子写真装置は周知である。
【0003】この種の電子写真装置は感光体表面に均一
帯電を図るために一般にコロナ放電を利用して帯電を行
っているが、コロナ放電は一般に4〜8KV以上の高電
圧をワイヤ印加する必要があり、この為前記コロナ放電
によってオゾンやその放電生成物である窒素酸化物やア
ンモニウム塩が発生し、これらが感光体表面に吸着して
画像流れが生じ易くなる。そして前記画像流れは、高湿
度環境下において著しい。一方電子写真装置に用いる感
光体ドラムには近年耐久性の向上とフリーメインテナン
ス化を図るために、a−Siドラムを用いているものが
あるが、a−Siは、OPCその他の有機半導体に比較
して吸水性が高くこの為前記画像流れはa−Siドラム
に多く発生しやすい。そこで従来技術においては前記感
光体ドラムの背面側にシートヒータその他のヒート体を
配し、感光体ドラムを加熱する事により前記像流れの発
生を防止している。又前記窒素酸化物の生成はOPCド
ラムのような軟質なドラムでは転写後残留トナーを除去
するクリーニングブレードの摺擦によりその表面が微小
に削り取られる為、問題が顕在化しにくいが、a−Si
系ドラムは硬質である為に前記欠点が顕在化し易い。こ
の為a−Siドラムにおいては研磨ブレードや研磨ロー
ラを用いて感光体ドラム表面を研磨して前記生成物を除
去しながら像流れの発生を防止していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記したようにa−S
iドラムは有機半導体ドラムに比較して硬質で耐久性が
極めてよいにも拘らず、その耐久性とフリーメインテナ
ンス化を図るために、前記したヒータを設けたり、又研
磨手段を設けねばならず、その構成が極めて煩雑化す
る。かかる欠点を解消するために、感光体ドラム上に導
電性ローラを接触させ、該導電性ローラに直流電圧を印
加して暗所で感光体ドラムの接触帯電を行うように構成
したローラ帯電方式が存在する。しかしながらかかる帯
電方式では、図2に示すように感光体ドラム100と帯
電ローラ101との間に微小楔状空隙102が存在する
ために、その部分で僅かながら放電現象が生じ、オゾン
の発生が認められ、前記した欠点を必ずしも解消し得な
い。
【0005】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、a
−Siドラムを用いた電子写真装置においても構造が煩
雑化することなく、容易に耐久性とフリーメインテナン
ス化を図り得る電子写真装置を提供する事を目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、基体に支持さ
れa−Si層で形成した像担持体と、該像担持体と近接
配置して回転する非磁性スリーブ内に固定磁石を配置し
該スリーブの回転で磁性粒子を前記像担持体に供給して
均一接触帯電を行う粒子帯電手段とを備え、前記像担持
体上に位置する、前記粒子帯電手段により帯電された磁
性粒子が前記像担持体上を相対的に運動しながら前記像
担持体と摺擦可能に構成した電子写真装置において、前記像担持体の支持体を非磁性体で形成すると共に、該
支持体背面側の前記磁性粒子の摺擦域と対応する位置
に、逆極性の一対の磁極を配し、 該一対の磁極により形成される水平磁場により前記磁性
粒子群を前記像担持体上に密着させて前記像担持体を摺
擦することにより前記像担持体を帯電 可能に構成したも
のである。そして本発明は、帯電粒子が磁性粒子であ
り、また、前記像担持体の支持体を非磁性体で形成する
と共に、該支持体背面側の前記磁性粒子の摺擦域と対応
する位置に、逆極性の一対の磁極を配し、該磁極により
形成される水平磁場により前記粒子群を像担持体上に密
着配置させている。この場合、前記粒子帯電手段は、交
流バイアスを用いても又直流バイアスを用いても良い
が、直流バイアスの場合はそのバイアス電圧を600V
以下に設定するのが良い。また、前記像担持体を感光体
層とその表面に表面層を形成すると共に、該表面層にa
−SiC層を用いることも本発明の有効な手段である。
【0007】
【作用】粒子帯電は微小粒子を感光体ドラム上に密着さ
せた状態で電荷注入により帯電を行なうために、而もそ
の帯電バイアス電圧も直流バイアスの600V以下と低
くした場合にも円滑な帯電が可能であり、結果として例
え直流バイアスに設定してもオゾン発生や放電生成物が
生じる余地がない。而も本発明の場合は帯電した磁性
子が像担持体上を相対的に運動しながら摺擦可能に構成
し、好ましくは磁性粒子群と像担持体間に相対速度を保
たせて摺擦可能に構成することにより、例え感光体ドラ
ムが吸水した場合においても、前記摺擦により水分の除
去が可能となり、前記画像流れが一層防止される。そし
て特に発明によれば、水平磁場により前記粒子群を像
担持体上に密着させて摺擦可能に構成した為に、前記効
果が一層増進される。更に前記像担持体を感光体層とそ
の表面に表面層を形成すると共に、該表面層を無機高抵
抗若しくは絶縁材料高抵抗のa−SiC層を用いる事に
より、耐湿性が増進され、より好ましい効果を得る事が
出来る。
【0008】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図1
は本発明が適用される電子写真装置を示し、図上時計回
りに回転するa−Si感光体ドラム1の周囲に、回転方
向に沿って露光用LEDヘッド2及びセルフォックレン
ズ3からなる光学系、二成分現像ユニット4、転写ロー
ラ5、クリーニングブレード6、除電ランプ7、及び粒
子帯電ユニット8が配設されている。
【0009】次に夫々の各構成要素について説明する。
感光体ドラム1は導電性支持体1a上に感光体層1b、
及び表面層1cが積層されて形成されており、該支持体
1aは、一般にはアルミ性の円筒体を用いるが、表面に
導電膜を被着させたガラス等無機材料や、エポキシ等の
透明な樹脂等で形成され、本実施例においては肉厚が2
mmで外周径を30mmに設定すると共に、軸方向に3
00mmの長さを有するアルミ製円筒体を用いている。
【0010】又前記a−Si系感光体層1b、及び表面
層1cは、グロー放電分解法、スパッタリング法、EC
R法、蒸着法等により膜形成し、その形成にあたって、
ダングリングボンド終端用の元素、例えば(H)やハロ
ゲンを5〜40wt./%含有させるのがよい。即ち、
感光体層1bはa−Si:Hからなる光導電体を用い、
そして現像バイアスが正の場合には電子の移動度を高め
る為、ノンドープ又はVa族元素を含有させ、又現像バ
イアスが負の場合には正孔の移動度を高めるため、III
a族元素を含有させるのが好ましい。又必要に応じて暗
導電率や光導電率等の電気的特性、光学的バンドギャッ
プ等について所望の特性を得るために、C,O,N等の
元素を含有させても良い。そして、前記感光体層1b全
体の膜厚は、必要な帯電および絶縁耐圧の確保や、露光
された光の吸収や前記した残留電位の抑制等から2〜25
μm程度にするのがよい。
【0011】又、表面層1cは、a−SiC、a−Si
O,a−SiN、a−SiON、a−SiCON等のa
−Si系の無機高抵抗若しくは絶縁材料、ポリエチレン
テレフタレート、パリレン、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リイミド、ポリフッ化エチレンプロピレン等の有機絶縁
材料を用いるのがよく、特に高抵抗のa−SiC層を用
いると、絶縁耐圧や耐摩耗性、耐環境性等の特性が高め
られる。このa−Si1-xxのx値は0.3≦x<1.0、好
適には0.5≦x≦0.95に設定する事により1012 〜10
13Ω・cm範囲の抵抗値で高耐湿性を得る事が出来、こ
の場合層内でC量に勾配を持たせてもよい。またCと同
時にN,O,Geを含有させる事により耐湿性を更に高
めることが出来る。
【0012】表面層1cの厚みは0.05〜5μm、好適に
は0.1〜3μmの範囲内が良く、又その厚みはこの際表面
層1cの抵抗は1012 〜1013Ω・cmに設定した。
又露光用LEDヘッド2には露光波長が740nmで、
波長エネルギーが0.8μJ/cm2のヘッドアレイを
用い、これをダイナミック駆動にて一走査ライン毎に6
4ビット×40回分割露光可能に構成する。
【0013】現像ユニット4は、キャリアとトナーから
なる複数成分現像剤が収納された現像容器41と固定磁
石集成体43が収納された現像ローラ42からなり、該
ローラ42に例えば50〜450Vの直流現像バイアス
電源44を接続して、現像を行うように構成する。
【0014】そして前記キャリアは、平均粒径70μm
のフェライトキャリアを用いたが、キャリアはこれに限
らず、鉄粉や、マグネタイト等のキャリアや磁性樹脂キ
ャリアを用いてもよい。また現像法も二成分現像法以外
の一成分現像法等を用いてもよい。
【0015】又トナーは通常の高抵抗若しくは絶縁性ト
ナーが用いられ、例えば、バインダー樹脂、着色剤、電
荷制御剤、オフセット防止剤などに、磁性体を添加して
その平均中心粒度は5〜15μm前後の磁性トナーとし
て構成し上記のキャリアとトナーと適正混合比を例えば
85〜90:15〜10重量%に設定する。転写ローラ
5は転写効率を上げるために導電性ローラを用い、前記
トナーの帯電電位と逆極性の転写バイアスを印加させる
とともに、前記感光体ドラム1周面に均一に圧接し、該
ドラム1と同期して回転可能に構成する。
【0016】粒子帯電ユニット8は、図上右方向に回転
する感光体ドラム1に対し帯電ギャップ(0.5mm)
を介して前記感光体ドラム1の回転方向とアゲインスト
方向(図上左方向)に回転可能により非磁性スリーブ8
1を配設すると共に、該非磁性スリーブ81の背面側の
帯電領域下流側に固定配置した固定磁石体82Aと、該
固定磁石体82Aの帯電領域上流方向、言換えればスリ
ーブ回転方向下流側に、前記固定磁石体82Aと同極性
の反発磁石体82B、又スリーブ回転方向上流側に、前
記固定磁石体82Aと逆極性の磁石体82Cを配設す
る。尚、86は非磁性スリーブ81を介して導電性磁性
粒子群84に帯電バイアスを印加させるバイアス電源で
ある。
【0017】そして前記帯電領域上に介在させる導電性
磁性粒子群は導電性であれば特に限定されないが、フェ
ライトや鉄粉、マグネタイト等の磁性コアの表面に導電
性樹脂で被覆した導電性磁性粒子で構成するか若しくは
導電性粒子と磁性粒子の混合粒子群84で構成してもよ
い。例えば平均粒径が30μm前後の磁性粒子母材と、
平均粒径が15μm前後の導電粒子材を適宜割合で配合
したものを用いても良い。尚、本実施例においては平均
粒径が20〜35μm、抵抗率105〜106Ω・cmの
フェライトコア粒子を用い、磁気特性を60〜70emu
/g(1k Oe)に設定したものを用いた。
【0018】一方、感光体ドラム1の背面側には、帯電
領域下流側に位置する前記固定磁石体82Aとほぼ対向
させて第1の磁石体85Aと、前記第1の磁石体85A
に隣接させて帯電領域上流側に第2の磁石体85Bとを
隣接配置すると共に、第1の磁石体85Aは前記固定磁
石体82Aと逆極性のS極に設定し該磁石体82Aとの
間で垂直磁場を形成するとともに、第2の磁石体85B
は該第1の磁石体85Aと逆極性のN極に設定し、両磁
石体85A、5B間の感光体ドラム1上に水平磁場を形
成する。
【0019】かかる実施例においては、前記感光体ドラ
ム1の帯電領域に付着される磁性粒子群84は、N極と
S極の両磁石体85A、85B間の水平磁場上で感光体
ドラム上に密着して付着し、又前記水平磁場から外れた
帯電領域下流側の垂直磁場上では、粗の状態で感光体ド
ラム1法線方向に立つように付着される。この状態で感
光体ドラム1が回転すると、水平磁場上で感光体ドラム
への帯電を行ないながら該水平磁場から垂直磁場上に移
動し、更に磁性粒子群84はS極の磁石体82Cとの間
の反発磁界で感光体ドラム1上により形成される無磁力
帯域6Cにより下流側に搬送されることなく、垂直磁場
6Eにより垂直方向に逃げる。
【0020】そして垂直方向に向った磁性粒子群84
は、固定磁石体82Aとの吸引力によりスリーブ81側
に付着し、その後スリーブ81の回転に従って帯電領域
上流側の水平磁場6A側に引戻されるが、結果として2
つの磁極82A、82B間に無磁力帯域6Dが形成され
る。この結果水平磁場6Aから垂直磁場6B上に移動
し、更に磁性粒子群84はN極の磁石体82Bと固定磁
石体82Aとの間の反発により形成される無磁力帯域に
より下流側に搬送されることなく帯電領域側に落下し、
以下繰り返し循環を行なう。そして前記の水平磁場上で
磁性粒子群84を密着させながら感光体ドラム1表面を
円滑に帯電させた後、露光ヘッド2により所定の潜像を
露光させた後、現像ユニット4により該潜像にトナー像
を付着させた後、転写ローラ5に転写させる事が出来
る。
【0021】次にかかる装置を用いて、感光体層を30
μm、表面層を1μmに設定した感光体ドラム1を用
い、帯電バイアス電源86の印加電圧を250、35
0、700Vに夫々設定し、先ず1万枚プリント後、3
5℃85%RHの環境下に8H放置した後、100枚の
再度印字を行った後の像流れの状況を確認したところ、
いずれも像流れが発生していなかった。次に前記100
枚について夫々10倍拡大鏡で微小な像流れを確認した
ところ、帯電バイアス電源86の印加電圧を700Vに
したものの最初に2枚に僅かながら像流れのあるところ
が確認できた。尚、前記感光体ドラムにおいて、表面電
位を確認したところ、帯電バイアス電源86の印加電圧
が250Vのものについては200V、350Vのもの
は300V、700Vのものは650Vであった。
【0022】
【発明の効果】以上記載したごとく本発明によれば、a
−Siドラムを用いた電子写真装置においても構造が煩
雑化することなく、像流れを防止できるために、容易に
耐久性とフリーメインテナンス化を図り得る。特に帯電
バイアス電圧も直流バイアスの600V以下に低くする
事により前記効果が一層増進される。等の種々の著効を
有す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る電子写真装置を示す概略
図である。
【図2】従来技術に係る帯電装置を示す概略図である。
【符号の説明】
1 感光体ドラム 2 露光用ヘッド 3 光学系、 4 二成分現像ユニット 8 帯電装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−234063(JP,A) 特開 昭63−187267(JP,A) 特開 平5−181347(JP,A) 特開 昭60−176069(JP,A) 特開 平5−72782(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/02 G03G 15/09

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体に支持されa−Si層で形成した像
    担持体と、該像担持体と近接配置して回転する非磁性ス
    リーブ内に固定磁石を配置し該スリーブの回転で磁性粒
    子を前記像担持体に供給して均一接触帯電を行う粒子帯
    電手段とを備え、前記像担持体上に位置する、前記粒子
    帯電手段により帯電された磁性粒子が前記像担持体上を
    相対的に運動しながら前記像担持体と摺擦可能に構成し
    た電子写真装置において、前記像担持体の支持体を非磁性体で形成すると共に、該
    支持体背面側の前記磁性粒子の摺擦域と対応する位置
    に、逆極性の一対の磁極を配し、 該一対の磁極により形成される水平磁場により前記磁性
    粒子群を前記像担持体上に密着させて前記像担持体を摺
    擦することにより前記像担持体を帯電 可能に構成した事
    を特徴とする電子写真装置。
  2. 【請求項2】 前記粒子帯電手段に印加させる帯電バイ
    アスを直流バイアスに設定すると共に、該バイアスを6
    00V以下に設定した事を特徴とする請求項1記載の電
    子写真装置。
  3. 【請求項3】 前記像担持体を感光体層とその表面に表
    面層を形成すると共に、該表面層にa−SiC層を用い
    た事を特徴とする請求項1記載の電子写真装置。
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