JP2001034040A

JP2001034040A - 接触帯電装置ならびにそれを備えたプロセスカートリッジおよび画像形成装置

Info

Publication number: JP2001034040A
Application number: JP11206804A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Inoue; 淳志井上; Hiroshi Ishii; 洋石井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-02-09
Also published as: US6292639B1

Abstract

(57)【要約】【課題】能率的手法で求めた汎用性の高い振動抑制条
件を適用することにより、帯電音を確実に防止すること
ができる高信頼な接触帯電装置を提供する。【解決手段】導電性の芯金１ａ、導電性の弾性層１
ｂ、およびコーティング層１ｃで構成される帯電ローラ
１を、導電性の基体３ａおよび感光体３ｂから構成され
る感光体ドラム３に接触させながら回転させる。また、
電源２により、芯金１ａと基体３ａとの間に直流電圧に
交流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する。このと
き、帯電ローラ１と感光体ドラム３とは静電吸着力によ
り振動する固有振動数ｆm の振動系を構成するので、振
動系の各パラメータから固有振動数ｆmを算出し、重畳
する交流電圧の周波数あるいはその周波数の２倍の値を
ｆacとして、ｆac≦０．５ｆm 、あるいはｆac≧１．５
ｆm の範囲に設定し、振動系の共振と、粘性減衰抵抗を
考慮した場合の比較的大きな振動とを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体層の帯電器
として使用される接触帯電装置に関するものであり、特
にその帯電音抑制に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置による画像
形成プロセスは、帯電、露光、現像、転写、クリーニン
グ、定着、および除電などの工程からなる。図６に上記
の画像形成装置の構成例を示す。同図に示すように、感
光体ドラム３は矢符Ｓ１方向に回転可能に設けられる。
感光体ドラム３は、金属または樹脂製の導電性の基体３
ａと、その上に少なくとも下引き層と感光層とがこの順
で積層された感光体３ｂとから構成される。特に感光層
は、下引き層上に形成される比較的薄いキャリア発生層
（ＣＧＬ：Carrier Generation Layer）と、最外層に形
成されるポリカーボネートを主成分とした比較的薄いキ
ャリア移動層（ＣＴＬ：Carrier Transport Layer ）と
から構成される。

【０００３】感光体３ｂの表面は、電源２２およびコロ
ナチャージャや接触式の帯電ローラなどの帯電器２３か
らなる主帯電装置２１によって電荷が供給され、所定の
電位に帯電される。続いて露光装置３１により感光体３
ｂ表面の所定箇所が露光されると、キャリア発生層で発
生した電荷（キャリア）のうち感光体３ｂ表面の帯電極
性と逆極性の電荷がキャリア移動層を通して感光体３ｂ
表面に移動する。これにより、露光箇所の感光体３ｂ表
面の電荷が相殺されて静電潜像ポテンシャルが形成さ
れ、感光体３ｂは静電潜像を担持する。

【０００４】静電潜像を担持した感光体３ｂは、感光体
ドラム３の回転により現像装置４１と接触する現像領域
Ｄに移動する。現像領域Ｄでは、前記矢符Ｓ１方向とは
反対の矢符Ｓ２方向に回転するとともに図示しない電源
から所定のバイアス電圧が印加された現像剤担持体４２
が、感光体３ｂの表面に圧接されている。そして、現像
剤担持体４２に担持されたトナーが感光体３ｂの静電潜
像に従い現像槽４３から移動して付着することにより、
静電潜像が顕像化され、現像される。

【０００５】現像後、トナーが付着した感光体３ｂは感
光体ドラム３の回転により転写領域に移動する。転写領
域には高圧電源５２およびチャージャ型や接触ローラ型
の転写帯電器５３を具備した転写装置５１が設けられて
おり、該転写装置５１と感光体３ｂとの間に図示しない
給紙装置によって紙などの転写材Ｐが転写タイミングに
同期して搬送される。搬送された転写材Ｐには転写装置
５１によって感光体３ｂ上のトナーを引き付ける極性の
電圧が印加され、これによってトナーが転写材Ｐ上に移
動し、トナー像が転写される。

【０００６】転写領域の直後には高圧電源６２およびチ
ャージャ型や接触ローラ型の剥離帯電器６３を具備した
剥離装置６１が設けられており、転写時の帯電によりに
感光体ドラム３に吸着した転写材Ｐに、転写時と逆極性
の電圧を印加する。転写材Ｐが剥離装置６１によって感
光体ドラム３から剥離された後、転写材Ｐ上のトナー像
は定着装置７１によって熱融解されるなどして定着され
る。定着が終了すると、転写材Ｐは画像形成装置外部へ
排出される。また、転写後の感光体３ｂの表面はクリー
ニング装置８１によって清掃され、光除電器や接触除電
器などの除電装置９１によって表面に残存する電荷が除
去されて電気的に初期化される。

【０００７】上述した画像形成プロセスのうち、感光体
３ｂの帯電を行う主帯電装置２１には、接触式の帯電ロ
ーラを用いることが多い。帯電ローラは中心を金属の芯
金とし、その周囲に導電性の弾性ローラを設けた構成で
ある。感光体３ｂの表面を帯電させるには、帯電ローラ
の芯金と感光体ドラム３の導電性基体３ａとの間にバイ
アス電圧を印加し、弾性ローラを感光体ドラム３の表面
に接触させながら回転させる。バイアス電圧として直流
電圧のみを印加する方法では、帯電の不均一性や汚れ、
環境への悪影響などの問題が生じやすい。従って、直流
電圧に交流電圧を重畳する方法が行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
に交流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する方法で
は、交流電圧の高周波数化に伴って感光体ドラム３など
の周囲部品の振動による異音が発生するという問題があ
る。帯電ローラに交流電圧が印加されると、感光体ドラ
ム３と帯電ローラとの間に静電力による引力が経時変化
しながら作用し、振動が発生する。すなわち、交流電圧
がピーク（最大値の部分と最小値の部分）に近づくほど
相互に引き合う力が大きくなって、弾性ローラが弾性変
形しつつ感光体ドラムに引き寄せられる一方、ピーク間
の中央値に近づくほど相互に引き合う力が小さくなっ
て、弾性ローラの弾性変形の復元力で弾性ローラと感光
体ドラム３とが離れようとする。こうして、感光体ドラ
ム３と帯電ローラとの間で振動現象が生じ、帯電音が発
生する。

【０００９】この振動を防止する方法として、特開平５
−１４２９２２号公報には感光体ドラムの内部に制振材
としてコイルバネを設け、感光体ドラムの固有振動数を
高める方法が、また特開平５−１４２９２３号公報には
感光体ドラムの内部に弾性体からなる挿入物を挿入して
感光体ドラムの固有振動数を高める方法が開示されてい
る。しかし、これらの方法では、振動を抑制するために
感光体ドラム内に設ける部材の条件を逐一実験によって
求める必要があり、非能率的であるとともに振動抑制条
件に汎用性がない。また、感光体ドラムに部材を挿入す
ることによる部品点数および組立時間の増加、重量増加
による感光体ドラムのハンドリング性の低下、部材の嵌
合などの際の機械的な固定不良による制振効果不良の発
生といった問題点も発生する。

【００１０】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、能率的手法で求めた
汎用性の高い振動抑制条件を適用することにより、帯電
音を確実に防止することができる高信頼な接触帯電装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の接触帯電装置
は、上記の課題を解決するために、導電性の基体上に誘
電体層が形成されてなる被帯電部材の上記誘電体層に接
触する導電性の帯電部材と、上記基体と上記帯電部材と
の間に、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス電圧を
印加する電源とを有する接触帯電装置において、上記交
流電圧の周波数もしくは上記周波数の２倍の値が、上記
被帯電部材と上記帯電部材とで構成される振動系の固有
振動数の０．５倍以下あるいは１．５倍以上であること
を特徴としている。

【００１２】バイアス電圧の極性が反転しない程度に小
さな交流電圧を重畳する場合には、被帯電部材と帯電部
材とで構成される振動系の固有振動数と一致する周波数
の交流電圧が基体と帯電部材との間に印加されたときに
上記振動系が共振する。また、バイアス電圧の極性が反
転するような大きな交流電圧を重畳する場合には、上記
固有振動数の２倍の値と一致する周波数の交流電圧が基
体と帯電部材との間に印加されたときに上記振動系が共
振する。さらに、粘性減衰抵抗を考慮に入れると固有振
動数あるいはその２倍の値の０．５倍から１．５倍まで
の範囲の周波数でも比較的振幅の大きな振動が発生する
ことが確認される。

【００１３】上記の発明によれば、バイアス電圧の重畳
交流電圧の周波数もしくはその２倍の値を、上記固有振
動数あるいはその２倍の値の０．５倍以下あるいは１．
５倍以上の範囲とすることにより、振動系の振動の成長
を充分に抑制して帯電音の発生を防止することができ
る。従って、重畳する交流電圧の周波数を規定するとい
う能率的手法で求めた振動抑制条件は汎用性の高いもの
となるので、この条件を適用した接触帯電装置は確実に
帯電音を防止することができ、信頼性が向上する。

【００１４】さらに本発明の接触帯電装置は、上記の課
題を解決するために、上記固有振動数をＦm 、真空の誘
電率をεo 、上記誘電体層の比誘電率をεs 、上記誘電
体層の層厚をｔ、上記直流電圧をＶdc、上記被帯電部材
の重量をＷ、および上記誘電体層と上記帯電部材との接
触部分の面積をＡとして、Ｆm ＝（１／２π）（ｋ／
Ｗ）^1/2、ｋ＝εo ・εs ・Ｖdc²・ｔ^-3・Ａとすると
き、上記交流電圧の周波数もしくは上記周波数の２倍の
値をＦacとして、Ｆac≦０．５Ｆm 、あるいはＦac≧
１．５Ｆm であることを特徴としている。

【００１５】上記の発明によれば、真空の誘電率、誘電
体層の比誘電率、誘電体層の層厚、バイアス電圧中の直
流電圧、被帯電部材の重量、および接触部分の面積を用
いた上式により求めた固有振動数と、重畳する交流電圧
の周波数もしくはその周波数の２倍の値との関係を上記
範囲に設定するだけで振動抑制条件が求まる。これによ
り、能率的手法で求めた汎用性の高い振動抑制条件を適
用した接触帯電装置を容易に実現することができる。

【００１６】さらに本発明の接触帯電装置は、上記の課
題を解決するために、上記誘電体層は、回転駆動される
感光体ドラムに用いられる感光体であり、上記帯電部材
は、上記感光体ドラムに回転しながら接触する帯電ロー
ラであることを特徴としている。

【００１７】上記の発明によれば、誘電体層を感光体と
し、帯電部材を帯電ローラとするので、電子写真方式の
画像形成装置において感光体を初期帯電させる主帯電装
置としての接触帯電装置を、確実に帯電音の発生を防止
するものとすることができる。

【００１８】また、本発明のプロセスカートリッジは、
上記の課題を解決するために、上記接触帯電装置および
上記感光体ドラムと、電子写真方式の画像形成プロセス
に用いられる所定の部品とをユニット化したことを特徴
としている。

【００１９】上記の発明によれば、上記の主帯電装置と
しての接触帯電装置、感光体ドラム、およびその他の部
品をユニット化してプロセスカートリッジとするので、
プロセスカートリッジを使用する装置の組立やパーツの
交換が容易になる。また、このプロセスカートリッジを
電子写真方式の従来の画像形成装置に着脱可能とすれ
ば、部分的な交換を行うだけで、従来発生していた帯電
音を防止するものに変更することができる。

【００２０】さらに本発明の画像形成装置は、上記の課
題を解決するために、前記の接触帯電装置あるいは上記
のプロセスカートリッジを電子写真方式の画像形成プロ
セス用に備えていることを特徴としている。

【００２１】上記の発明によれば、電子写真方式の画像
形成プロセスを行う画像形成装置において、主帯電装置
を前記の接触帯電装置とする、あるいはプロセスカート
リッジをその接触帯電装置を備えたものとするので、従
来接触帯電装置に起因して画像形成装置全体に伝搬して
いた振動を充分に抑制することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の接触帯電装置、およびそ
れを備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置の実施
の一形態について図１ないし図５に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。

【００２３】図１に本実施の形態の接触帯電装置５の構
成、および感光体ドラム３との接触状況を示す。同図に
示すように、電子写真方式の画像形成装置に用いられる
主帯電装置としての接触帯電装置５は、帯電ローラ１お
よび電源２から構成される。帯電ローラ（帯電部材）１
は、中央部をステンレスからなる導電性の芯金１ａと
し、その外周面がウレタンや、エチレンプロピレンゴム
の一種であるＥＰＤＭなどからなる導電性の弾性層１ｂ
で覆われ、さらにその外側にナイロンなどのコーティン
グ層１ｃが形成された構成である。電源２は、直流電圧
に交流電圧を重畳したバイアス電圧を出力しており、該
バイアス電圧を帯電ローラ１の芯金１ａと感光体ドラム
３の基体３ａとの間に印加する。感光体ドラム（被帯電
部材）３は、円筒状で肉厚約１ｍｍのアルミニウムから
なる導電性の基体３ａの外周面上に、ＯＰＣ感光層を有
した感光体（誘電体層）３ｂが形成された構成である。
基体３ａは接地されており、ＯＰＣ感光層は負極性の帯
電特性を有している。

【００２４】帯電ローラ１と感光体ドラム３とはニップ
部（接触部分）４で接触しており、感光体ドラム３が矢
符Ｓ１方向に回転駆動されると、帯電ローラ１が矢符Ｓ
３方向に従動回転するようになっている。感光体３ｂの
表面は、ニップ部４を通過する間に電源２からのバイア
ス電圧によって帯電ローラ１を介して所定の電位に帯電
される。

【００２５】上記帯電ローラ１と感光体ドラム３との接
触状況を詳しく説明する図を図２（ａ）に、またニップ
部４における感光体３ｂの拡大図を同図（ｂ）に示す。
同図（ａ）に示すように、ニップ部４では帯電ローラ１
が弾性層１ｂの弾性で変形して感光体３ｂの表面に接触
しており、回転方向のニップ幅がＬとなっている。今、
電源２からのバイアス電圧のうち直流電圧Ｖdcを考える
と、ニップ幅Ｌのニップ部４を通過する間に直流電圧Ｖ
dcにより感光体３ｂに電荷が蓄積されていくが、充電の
立ち上がりがニップ部４の通過時間に対して充分に速け
れば、ニップ部４に印加される電圧はニップ幅Ｌ全体を
通して直流電圧Ｖdcの一定値とみなすことができる。

【００２６】従って、同図（ｂ）に示すように、感光体
３ｂの層厚をｔ、感光体３ｂの誘電率をεとすると、ニ
ップ部４における感光体３ｂの両側には単位面積当たり
に、Ｆ＝ε・Ｖdc²／（２ｔ²）（１）で表される静電吸着力が作用する。すなわち、帯電ロー
ラ１と感光体ドラム３の基体３ａとの間には、上記静電
吸着力Ｆにニップ部４の面積を乗じた吸引力が働き、帯
電ローラ１と感光体ドラム３とは振動系を構成すること
になる。この振動系の固有振動数ｆm は感光体ドラム３
の重量をＷとして、ｆm ＝（１／２π）（ｋ／Ｗ）^1/2 （２）で表される。但しｋは定数であり、バネ定数に相当す
る。

【００２７】ここで、直流電圧Ｖdcに重畳する交流電圧
が、バイアス電圧の極性が時間によって反転しない程度
に小さい場合、すなわち形成される電界が常に同一方向
となる場合、バイアス電圧による加振力により上記振動
系が共振しないようにするためには、重畳する交流電圧
の周波数を固有振動数ｆm に一致させないようにすれば
よい。また、重畳する交流電圧が大きく、形成される電
界が交番電界となる場合、上記振動系が共振しないよう
にするためには、重畳する交流電圧の周波数を固有振動
数ｆm の２倍の値に一致させないようにすればよい。

【００２８】以下で、定数ｋを求めて固有振動数ｆm を
導出する。感光体ドラム３の軸方向のニップ長をＨとす
るとニップ部４の面積Ａ＝Ｌ・Ｈであるので、真空の誘
電率をεo 、感光体３ｂの比誘電率をεs として、ｋ＝Ａ・ｄｆ／ｄｔ＝−εo ・εs ・Ｖdc²・ｔ^-3・Ｌ・Ｈ（３）となる。また、感光体ドラム３の重量Ｗは、感光体ドラ
ム３の直径をｄ、感光体ドラム３の板厚をｎ、アルミニ
ウムの密度をγとすると、Ｗ＝（π／４）｛ｄ²−（ｄ−２ｎ）²｝・Ｈ・γ （４）となる。

【００２９】ここで、実際の数値として、真空の誘電率：εo ＝８．８５５×１０
^-12［Ｆ／ｍ］直流電圧：Ｖdc＝６００［Ｖ］感光体３ｂの比誘電率：εs ＝３．０感光体３ｂの層厚：ｔ＝２０［μｍ］ニップ幅：Ｌ＝２［ｍｍ］ニップ長：Ｈ＝２００［ｍｍ］感光体ドラム３の直径：ｄ＝３０［ｍｍ］感光体ドラム３の板厚：ｎ＝１［ｍｍ］アルミニウムの密度：２．７［ｇｒ／ｃｍ³］を式（３）・（４）に代入する。

【００３０】この結果、ｋ＝（８．８５５×１０^-12）×３．０×６００²×（２０×１０^-6）^-3 ×（２×１０^-3）×（２００×１０^-3） ≒４．７８２×１０⁵［Ｎ／ｍ］Ｗ＝（π／４）（３²−２．８²）・２０・２．７ ≒４９．１９［ｇｒ］となるので、これらの値を式（２）に代入すると、ｆm ＝（１／２π）｛（４．７８２×１０⁵）／（４９．１９×１０^-3）｝^1/2 ≒４９７．２［Ｈｚ］が得られる。

【００３１】実際の振動には粘性減衰抵抗が加わるの
で、上記４９７．２［Ｈｚ］の固有振動数ｆm を有する
振動系にバイアス電圧による加振力が作用し続ける条件
の下で粘性減衰係数を考慮した場合について、重畳する
交流電圧の周波数ｆacに対する振動系の振動振幅および
振動速度の周波数特性を計算した。その結果を図３およ
び図４に示す。この場合、重畳する交流電圧をバイアス
電圧の極性が時間によって反転しない程度の小さい振幅
とし、粘性減衰係数を１０〜２００までの４通りに仮定
してある。

【００３２】両図から分かるように、重畳する交流電圧
の周波数ｆacが固有振動数ｆm ＝４９７．２［Ｈｚ］を
中心に、その０．５倍から１．５倍の範囲（２４９［Ｈ
ｚ］〜７４６［Ｈｚ］）にあるときには粘性減衰係数が
小さくなるに従い振動が急成長するが、０．５倍以下あ
るいは１．５倍以上の範囲にあるときには粘性減衰係数
の値に関わらず振動の成長が抑制されている。

【００３３】従って、重畳する交流電圧の周波数ｆac
を、ｆac≦０．５ｆm 、あるいはｆac≧１．５ｆm で表
される振動抑制条件に設定することにより、振動系の振
動の成長を充分に抑制して帯電音の発生を防止すること
ができる。また、重畳する交流電圧が大きく、形成され
る電界が交番電界となる場合には、重畳する交流電圧の
周波数の２倍の値をｆacとし、ｆac≦０．５ｆm 、ある
いはｆac≧１．５ｆm とすることにより、上記と同等の
効果が得られる。

【００３４】このように、重畳する交流電圧の周波数ｆ
acの範囲を規定するという能率的手法で振動抑制条件を
求めているので、異なる接触帯電装置および感光体ドラ
ムを使用する場合にも数値計算を行うだけでよい。従っ
て、上記振動抑制条件は汎用性の高いものとなり、この
条件を適用した接触帯電装置５は確実に帯電音を防止す
ることができ、信頼性が向上する。また、このようにし
て振動を抑制するので、特に新たな部品を追加する必要
がなく、装置の複雑化や組立の長時間化を免れることが
できる。

【００３５】次に、上記振動抑制条件を適用した接触帯
電装置５の一部を、電子写真方式の画像形成プロセス用
のプロセスカートリッジに収納して使用するようにした
画像形成装置の断面図を図５に示す。同図のプロセスカ
ートリッジ１１は、カートリッジケース１２、帯電ロー
ラ１、感光体ドラム３、現像装置１３、およびクリーニ
ング装置１４から構成される。この場合、接触帯電装置
５のうち、帯電ローラ１に電力を供給する電源２につい
ては、プロセスカートリッジ１１の外部に設けられてい
る。

【００３６】カートリッジケース１２には、外部の露光
装置１５からの照射光を通す開口部１２ａ、および感光
体ドラム３と外部の転写装置１６との間の転写領域を確
保するための開口部１２ｂが設けられている。開口部１
２ａ・１２ｂは、それぞれ同図に示したような所定幅
で、紙面に垂直な方向に感光体ドラム３の軸長と同等以
上の長さを有している。露光装置１５および転写装置１
６は、図６に示した露光装置３１および転写装置５１と
同等の機能を有するものである。

【００３７】現像装置１３およびクリーニング装置１４
は、図６に示した現像装置４１およびクリーニング装置
８１とそれぞれ同等の機能を有するものである。現像装
置１３は、現像剤担持体としての現像ローラ１３ａの他
に、矢符Ｓ４方向に回転して現像ローラ１３ａに現像剤
を供給する攪拌搬送ローラ１３ｂと、攪拌搬送ローラ１
３ｂから供給される現像剤の層厚を規制する層厚規制ブ
レード１３ｃと、現像剤を収容する現像槽１３ｄと、現
像槽１３ｄにトナーを補給するトナーホッパー１３ｅと
を有している。クリーニング装置１４は、感光体３ｂ上
に当接して残存トナーを回収するクリーニングブレード
１４ａと、回収した残存トナーを収容する収容室１４ｂ
とを有している。

【００３８】なお、図示しないが、プロセスカートリッ
ジ１１には図６に示すような除電装置９１が内包されて
いてもよい。また、開口部１２ｂは、図６に示すような
剥離装置６１を設ける場合に、転写材Ｐの剥離を行う領
域まで含めた大きさとすればよい。上記の構成のプロセ
スカートリッジ１１を用いた画像形成装置による画像形
成プロセスは、図６の場合と同等であるのでその説明を
省略する。

【００３９】このように、主帯電装置としての接触帯電
装置５、感光体ドラム３、およびその他の部品をユニッ
ト化してプロセスカートリッジ１１とするので、プロセ
スカートリッジ１１を使用する装置の組立やパーツの交
換が容易になる。また、このプロセスカートリッジ１１
を電子写真方式の従来の画像形成装置に着脱可能とすれ
ば、部分的な交換を行うだけで、従来発生していた帯電
音を防止するものに変更することができる。

【００４０】さらに、このようなプロセスカートリッジ
１１を用いたり、ユニット化しないまでも主帯電装置と
して接触帯電装置５を用いることにより、電子写真方式
の画像形成プロセスを行う画像形成装置において、従来
接触帯電装置に起因して画像形成装置全体に伝搬してい
た振動を充分に抑制することができるようになる。

【００４１】なお、以上に説明した接触帯電装置５は感
光体３ｂを想定した電子写真方式の画像形成装置に用い
られるものとしたが、これに限るものではなく、誘電体
層に接触してこれを帯電させる用途の全てに適用できる
ものである。

【００４２】

【発明の効果】本発明の接触帯電装置は、以上のよう
に、交流電圧の周波数もしくは上記周波数の２倍の値
が、被帯電部材と帯電部材とで構成される振動系の固有
振動数の０．５倍以下あるいは１．５倍以上である構成
である。

【００４３】バイアス電圧の極性が反転しない程度に小
さな交流電圧を重畳する場合には、被帯電部材と帯電部
材とで構成される振動系の固有振動数と一致する周波数
の交流電圧が基体と帯電部材との間に印加されたときに
上記振動系が共振する。また、バイアス電圧の極性が反
転するような大きな交流電圧を重畳する場合には、上記
固有振動数の２倍の値と一致する周波数の交流電圧が基
体と帯電部材との間に印加されたときに上記振動系が共
振する。さらに、粘性減衰抵抗を考慮に入れると固有振
動数あるいはその２倍の値の０．５倍から１．５倍まで
の範囲の周波数でも比較的振幅の大きな振動が発生する
ことが確認される。

【００４４】それゆえ、バイアス電圧の重畳交流電圧の
周波数もしくはその２倍の値を、固有振動数あるいはそ
の２倍の値の０．５倍以下あるいは１．５倍以上の範囲
とすることにより、固有振動数による振動系の共振と粘
性減衰抵抗を考慮に入れた場合に起こる比較的大きな振
動とを抑制する。これにより、振動系の振動の成長を充
分に抑制して帯電音の発生を防止することができる。従
って、重畳する交流電圧の周波数を規定するという能率
的手法で求めた振動抑制条件は汎用性の高いものとなる
ので、この条件を適用した接触帯電装置は確実に帯電音
を防止することができ、信頼性が向上するという効果を
奏する。

【００４５】さらに本発明の接触帯電装置は、以上のよ
うに、上記固有振動数をＦm 、真空の誘電率をεo 、上
記誘電体層の比誘電率をεs 、上記誘電体層の層厚を
ｔ、上記直流電圧をＶdc、上記被帯電部材の重量をＷ、
および上記誘電体層と上記帯電部材との接触部分の面積
をＡとして、Ｆm ＝（１／２π）（ｋ／Ｗ）^1/2、ｋ＝
εo ・εs ・Ｖdc²・ｔ^-3・Ａとするとき、上記交流電
圧の周波数もしくは上記周波数の２倍の値をＦacとし
て、Ｆac≦０．５Ｆm 、あるいはＦac≧１．５Ｆmであ
る構成である。

【００４６】それゆえ、上式により求めた固有振動数
と、重畳する交流電圧の周波数もしくはその周波数の２
倍の値との関係を上記範囲に設定するだけで振動抑制条
件が求まる。これにより、能率的手法で求めた汎用性の
高い振動抑制条件を適用した接触帯電装置を容易に実現
することができるという効果を奏する。

【００４７】さらに本発明の接触帯電装置は、以上のよ
うに、上記誘電体層は、回転駆動される感光体ドラムに
用いられる感光体であり、上記帯電部材は、上記感光体
ドラムに回転しながら接触する帯電ローラである構成で
ある。

【００４８】それゆえ、電子写真方式の画像形成装置に
おいて感光体を初期帯電させる主帯電装置としての接触
帯電装置を、確実に帯電音の発生を防止するものとする
ことができるという効果を奏する。

【００４９】また、本発明のプロセスカートリッジは、
以上のように、上記接触帯電装置および上記感光体ドラ
ムと、電子写真方式の画像形成プロセスに用いられる所
定の部品とをユニット化した構成である。

【００５０】それゆえ、このプロセスカートリッジを使
用する装置の組立・パーツの交換が容易になるととも
に、このプロセスカートリッジを電子写真方式の従来の
画像形成装置に着脱可能とすれば、部分的な交換を行う
だけで、従来発生していた帯電音を防止するものに変更
することができるという効果を奏する。

【００５１】さらに本発明の画像形成装置は、以上のよ
うに、前記の接触帯電装置あるいは上記のプロセスカー
トリッジを電子写真方式の画像形成プロセス用に備えて
いる構成である。

【００５２】それゆえ、電子写真方式の画像形成プロセ
スを行う画像形成装置において、従来接触帯電装置に起
因して画像形成装置全体に伝搬していた振動を充分に抑
制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態における接触帯電装置の
構成および感光体ドラムとの接触状況を示す断面図であ
る。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、帯電ローラと感光体ド
ラムとの間に作用する静電吸着力を説明する断面図であ
る。

【図３】帯電ローラと感光体ドラムとで構成される振動
系において、電源から印加される交流電圧の周波数に対
する振動振幅の関係を示すグラフである。

【図４】帯電ローラと感光体ドラムとで構成される振動
系において、電源から印加される交流電圧の周波数に対
する振動速度の関係を示すグラフである。

【図５】図１の接触帯電装置を用いたプロセスカートリ
ッジの構成を示す断面図である。

【図６】従来の接触帯電装置が用いられる画像形成装置
の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１帯電ローラ（帯電部材）１ａ芯金１ｂ弾性層２電源３感光体ドラム（被帯電部材）３ａ基体３ｂ感光体（誘電体層）４ニップ部（接触部分）５接触帯電装置１１プロセスカートリッジＦ静電吸着力ｆac 周波数ｆm 固有振動数Ｖdc 直流電圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性の基体上に誘電体層が形成されてな
る被帯電部材の上記誘電体層に接触する導電性の帯電部
材と、上記基体と上記帯電部材との間に、直流電圧に交
流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する電源とを有す
る接触帯電装置において、上記交流電圧の周波数もしくは上記周波数の２倍の値
が、上記被帯電部材と上記帯電部材とで構成される振動
系の固有振動数の０．５倍以下あるいは１．５倍以上で
あることを特徴とする接触帯電装置。
【請求項２】上記固有振動数をｆm 、真空の誘電率をε
o 、上記誘電体層の比誘電率をεs、上記誘電体層の層
厚をｔ、上記直流電圧をＶdc、上記被帯電部材の重量を
Ｗ、および上記誘電体層と上記帯電部材との接触部分の
面積をＡとして、ｆm ＝（１／２π）（ｋ／Ｗ）^1/2 ｋ＝εo ・εs ・Ｖdc²・ｔ^-3・Ａとするとき、上記交流電圧の周波数もしくは上記周波数
の２倍の値をｆacとして、ｆac≦０．５ｆm 、あるいは
ｆac≧１．５ｆmであることを特徴とする請求項１に記
載の接触帯電装置。
【請求項３】上記誘電体層は、回転駆動される感光体ド
ラムに用いられる感光体であり、上記帯電部材は、上記
感光体ドラムに回転しながら接触する帯電ローラである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の接触帯電装
置。
【請求項４】請求項３に記載の接触帯電装置および上記
感光体ドラムと、電子写真方式の画像形成プロセスに用
いられる所定の部品とをユニット化したことを特徴とす
るプロセスカートリッジ。
【請求項５】請求項３に記載の接触帯電装置あるいは請
求項４に記載のプロセスカートリッジを電子写真方式の
画像形成プロセス用に備えていることを特徴とする画像
形成装置。