JP2505822B2

JP2505822B2 - 帯電装置

Info

Publication number: JP2505822B2
Application number: JP62251294A
Authority: JP
Inventors: 規文小板橋; 裕行足立
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPH0193760A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は画像形成装置、更に詳しくは面移動する像担
持体面に該像担持体面を均一帯電する手段を含む作像プ
ロセス手段を適用して像形成を実行する方式の画像形成
装置等に適用される帯電装置に関する。

〔従来の技術〕

上記のような方式の画像形成装置の具体例としては、
転写方式の電子写真複写装置、転写方式の静電記録装置
等が挙げられる。

転写方式の電子写真複写装置は、像担持体として回転
或は回動駆動されるドラム型もしくはエンドレスベルト
型の電子写真感光体を用い、その感光体面に均一帯電・
像露光・現像を基本的とする作像プロセス手段を適用し
て顕画像を形成させ、その顕画像を転写手段で転写材面
に転写させ、転写顕画像は転写材面に定着手段で定着さ
せ、該転写材を画像形成物として出力させる。像転写後
の感光体面はクリーニング手段で浄化して繰返して作像
に供する。

転写方式の静電記録装置は、像担持体として回転或は
回転駆動されるドラム型もしくはエンドレスベルト型の
誘電体を用い、その誘電体面に均一帯電・選択的除電・
現像を基本的とする作像プロセス手段を適用して顕画像
を形成し、以下上記電子写真複写装置と同様に顕画像の
転写材面への転写・定着を実行させて該転写材を画像形
成物として出力させ、又像転写後の誘電体面はクリーニ
ング手段で浄化して繰返して作像に供する。

クリーニング手段は転写材面に対する像転写後の像担
持体としての感光体や誘電体等の面に残留している転写
残り現像剤（トナー）、転写材紙粉、その他の付着汚染
物を除去するものであり、一般的にはウレタンゴム等の
ゴム弾性部材を用い、該部材を像担持体面に当接させて
像担持体面の付着汚染物を払拭除去する構成のものが用
いられている。

像担持体としての感光体や誘電体等の面を均一帯電処
理する手段としては均一帯電性のよいコロトロンやスコ
ロトロン等のコロナ放電器が広く用いられている。しか
しコロナ放電器は高価な高圧電源を必要とする、それ自
体や高圧電源のシールド空間等のスペースを必要とし、
又オゾン等のコロナ生成物の発生が多くその対処のため
の付加手段・機構を必要とし、それ等が装置を大型化・
高コスト化等する因子となっている等の問題点を有して
いる。

そこで近時は問題点の多いコロナ放電器の代りに接触
帯電方式の採用が検討されている。接触帯電は被帯電体
としての像担持体面に電源により電圧（例えば１〜2KV
程度の直流電圧、或は直流電圧と、交流電圧との重畳電
圧等）を印加した導電性部材（接触帯電部材）を接触さ
せることにより像担持体面に電荷を直接注入して像担持
体面を所定の電位に帯電させるもので、ローラ帯電式
（特開昭56-91253号）、ブレード帯電式（特開昭56-194
349号・同60-147756号公報）、帯電−クリーニング兼用
式（特開昭56-165166号）等が考案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこの接触帯電方式における問題点の１つ
として、感光体等の像担持体にピンホール部があった場
合に像担持体面の帯電のために該像担持体面に当接させ
た電圧印加状態の接触帯電部材と像担持体のピンホール
部との間で火花放電を生じやすく、そのような放電が起
きると像担持体面にはピンホール部だけにとどまらず該
ピンホール部を含む接触帯電部材との帯電域全面に渡っ
て帯電電荷が乗らなくなる、所謂「電荷抜け」現象をみ
やすいことが挙げられる。

第11図（Ａ）・（Ｂ）はこの電荷抜け現象の説明モデ
ル図であり、（Ａ）図において１は矢示方向に面移動す
る像担持体としての感光体、Ｐは感光体に存在している
ピンホール部、20は感光体１面の帯電のために感光体面
に当接させた電圧印加状態の接触帯電部材である。
（Ｂ）図は（Ａ）図の等価回路である。

感光体１のピンホール部Ｐ部分は他の感光体部分に比
べて低抵抗化しているため接触帯電部材20との接触によ
り、或は該部材面が接近すると該部材との間で火花放電
Ｓを起こしやすく、放電Ｓを生じると感光体長手方向
（感光体と接触帯電部材の接触線方向）に関して感光体
上に印加される各部の電位V_A・V_B…V_Zは何れもほぼOVと
なり、感光体面にはピンホール部Ｐを含む部材20との接
触帯電域全面に渡って帯電電荷が乗らなくなるのであ
る。

而して感光体１面の帯電処理に上記のような電荷抜け
部が生じると出力画像はその電荷抜け部に対応する画像
部が白抜けし品位低下する。

ピンホールＰは感光体等の像担持体の製造時に発生し
たり、傷付けにより発生したり、電気的絶縁破壊により
発生したりし易く、皆無とすることはなかなか難しい。

本発明は同じく接触帯電方式により感光体等の像担持
体面の帯電処理を行わせるものであるが、像担持体にピ
ンホール部が存在していても接触帯電部材との間で火花
放電を発生することを防止させ、該火花放電に起因する
前述のような電荷抜け現象をなくすることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、被帯電体と、この被帯電体を帯電するため
に前記被帯電体に接触し、直流成分を備える電圧が印加
される帯電部材と、を有する帯電装置において、前記帯電部材は前記被帯電体面との距離が大きくなっ
ていく領域を備えるブレード形状であり、導電性基体
と、この導電性基体よりも前記被帯電体の近くに設けら
れた抵抗層と、を有し、前記電圧は前記被帯電体の帯電
開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有することを特徴
とする帯電装置である。

〔作用〕

接触帯電部材の主体たる導電性部材について、感光体
と静電的に影響のある部位面を抵抗層で被覆化すること
により、感光体等の像担持体にピンホールや傷等があっ
た場合でも実際上接触帯電部材とピンホールや傷等の間
で火花放電を生じることが防止され、電荷リークによる
電荷抜け現象がなくなる。

抵抗層を設けたことによって、導電性部材それ自体か
らなる接触帯電部材に比べ帯電性が著しく悪くなるとい
うことはない。

また、被帯電体たる像担持体面に対する設定角を小さ
くとることが可能であるため、帯電幅を広くすることが
可能であり、外径の大きい帯電ローラを使ったのと同等
の帯電性をもたすことができる。

さらに構成が簡単であるため、装置の小型・軽量・省
スペース化ができ、装置の大幅なコストダウンを図るこ
とができる。

〔実施例〕

実施例−１（第１〜４図）第１図は一実施例装置の構成略図である。本例はプロ
セスカートリッジ着脱型の転写方式電子写真複写装置で
ある。

図において、１は支軸1aを中心に矢示方向に所定の周
速度で回転駆動される像担持体としてのドラム型電子写
真感光体（以下、感光体と略記する）である。２は該感
光体の周面を均一帯電する手段としての接触帯電部材、
３は光像露光手段としての短焦点レンズアレイ、４は現
像装置、５は転写装置、51は不図示の給紙部より１枚宛
搬送された転写材10を感光体１の回転と同期取りして感
光体１と転写装置５との間に給送するタイミングロー
ラ、52はタイミングローラ51と転写装置５との間に配設
した転写材ガイド部材、53は感光体１と転写装置５との
間を通過して像転写を受けた転写材10を不図示の定着装
置へ導入する搬送装置、６は像転写後の感光体１面を浄
化するクリーニング装置である。

本例の装置は感光体１・接触帯電部材２・現像装置４
・クリーニング装置６の４つのプロセス機器についてそ
れ等を互いに所定の配置関係をもって一括して組込んだ
プロセスカートリッジ７として構成してあり、該プロセ
スカートリッジ７は複写装置本体内に支持レール８・８
に沿って挿入装着することができ、逆に複写装置本体外
へ抜き外し自在である。

プロセスカートリッジ７を複写装置本体内に十分に挿
入して装着することにより、複写装置本体側とプロセス
カートリッジ７側とが機械的・電気的に相互カップリン
グし複写装置として作動可能状態となる。

而して感光体１は回転過程でその周面が、高圧電源Ｅ
により電圧（バイアス）の印加された接触帯電部材２に
より順次に均一帯電され、次いで光像露光手段３の位置
を通過して光像露光Ｌ（原画像のスリット露光）を順次
に受けることにより露光光像パターンに対応した静電潜
像が順次に形成されていく。7aは光像露光手段３に対応
するカートリッジハウジング壁部分に開口させた光透過
窓孔部を示す。光像露光Ｌはレーザビーム走査で行うこ
ともできる。静電記録装置の場合は感光体面を選択的に
除電する電極アレー等の手段により感光体面に潜像が順
次に形成されていく。

感光体１面の形成潜像は次いで現像装置４により順次
にトナー画像として顕像（現像）され、その感光体面の
トナー画像が転写装置５にて該転写装置５と感光体１と
の間に不図示の給紙部より１枚宛搬送され、タイミング
ローラ51で感光体１の回転と同期取りされて給送された
転写材10面に転写される。

転写装置５を通過して像転写を受けた転写材10は感光
体１面から順次に分離され、搬送装置53で不図示の定着
装置へ導入されて像定着を受け、画像形成物として出力
される。

一方像転写後の感光体１面はクリーニング装置６によ
り転写残りトナー、転写材紙粉、その他の付着汚染物の
除去がなされて清浄面化され、繰返して像形成に供され
る。

第２図（Ａ）は第１図における接触帯電部材２部分の
拡大図である。

該接触帯電部材２は、基体としての導電性部材2aと、
その導電性部材の感光体１との対向面側を被覆させた抵
抗層2bとからなるブレード部材である（以下、帯電ブレ
ードと記す）。抵抗層2bは基体としての導電性部材2aよ
り抵抗が大きい。導電性部材2aの体積固有抵抗は10⁷Ω
・cm以下、抵抗2bのそれは10⁷〜10¹⁵Ω・cm、特には10⁸
〜10¹²Ω・cmの範囲に設定するのが良い。

2cは該帯電ブレードを支える導電性支持体であり、帯
電ブレード２の導電性部材2aは該導電性支持体2cに電気
的に導通しており、該導電性支持体2cを介して電源Ｅの
電圧が帯電ブレード２に印加される。

これにより感光体１の表面は帯電ブレード２の抵抗層
2bとして適当な抵抗層を選んだ場合に均一に所望の電位
に帯電されるのである。

実験具体的に、帯電ブレード２の導電性部材2aはクロロプ
レンゴムにカーボンを分散させて10²Ω・cm程度の抵抗
にした、ゴム硬度60°程度、厚さta＝1mmとしたブレー
ド材を用いた。

その導電性部材2aの感光体１に面する側の面は厚さtb
の抵抗層2bで被覆した。抵抗層2bの材料としてはアミラ
ン（商品名）・トレジン（同）等のナイロン系の物質、
及びそれを適当な比率で分散させたもの、ポリウレタン
ゴム・ポリウレタンエラストマ・NBR・クロロプレンゴ
ム・PVdF・PVdCl・PET等が挙げられる。

それ等の抵抗層材料による抵抗層2bの厚さtbは一律50
μｍで統一した。又、導電性部材2aのエッジ部の端面も
抵抗層材料で厚さａ＝200μｍに被覆した形態にした、
この厚さａは予め厚めに作製しておき、その複数μｍ程
度のエッジ精度でカット処理して調整している。

帯電ブレード２の感光体１に対する設定角θは感光体
との接平面に対して15°として腹当り長さｈを１〜2mm
程度とした。

上記のような帯電ブレード２の形態条件、感光体１に
対する設定条件にて、帯電ブレード２を、50mm/secで回
転駆動させた、Alドラム表面に有機感光体を積層した感
光体ドラム１の面に当接させ、該帯電ブレード２の導電
性部材2aに−700Vの直流電圧V_DCと、1400Vのピーク間電
圧V_PPを持つ交流電圧V_ACが重畳された電圧を印加して感
光体面を接触帯電処理することにより、感光体の帯電性
と、リーク性を調べた。

帯電性は以下のように評価する。即ち、感光体１の帯
電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧V_PPを持つ交流電
圧V_ACを直流電圧V_DCに重畳した電圧を、感光体１に接触
させた帯電ブレード２の導電性部材2aに印加した場合、
特願昭61-298419号に記載の通りに感光体の表面電位は
ほぼ直流電圧V_DCに等しくなるように帯電する。そこで
帯電性は、感光体の表面電位がV_DC近くに帯電している
場合に良好と考えるものとする。

又リーク性は、電荷抜けしない場合に良好とみなす。

結果を第３図に示した。この図から明らかなように、
帯電ブレード２の抵抗層2bの膜厚tbが50μｍの場合、10
⁸〜10¹²Ω・cmの抵抗範囲で、帯電性・リーク性の相反
する条件を満たしていることが分かった。

体積固有抵抗Ω・cmは１cm²の抵抗層2bの抵抗を10〜1
000Vの印加電圧で測定して逆算したものであり、個々の
抵抗層構成物質についての値は、カタログや理科学辞典
等に示されている値と若干違う場合がある。

而してこの実験により良い結果が得られた抵抗層2bの
材質は、アミラン・トレジン・アミランとトレジンを適
当な比率で分散させたもの、導電性の粒子を分散させて
低抵抗化させたポリウレタンエラストマ・NBR等であっ
た。

尚、帯電ブレード２の導電性部材2aの端面についても
抵抗層で被覆ａすると、クリーニング後の感光体面の中
のクリーニング不良の部分や、空気中のホコリ・ゴミ等
が、回動する感光体１とブレード２との接触部より感光
体回動方向下流側の帯電域にすり抜けることがなく、部
分的な帯電不良を起しにくくする。

また、このエッジ部の被覆ａがない場合を第10図に示
したが、この場合P₂のようなピンホール部の位置では火
花放電を起さないが、P₁のような位置では火花放電Ｓが
起って電荷抜けが生ずることがある。

本実施例の帯電ブレード２は、第２図（Ａ）の様に導
電性部材2aの感光体１との対向側の面及びエッジ部端面
が抵抗層2b・ａで覆われているため火花放電は起らず電
荷抜けは生じない。

実験アミランを抵抗層2bの材料として用い、層厚tbを５〜
200μｍの範囲で変えて、実験と同様の要領で帯電性
及びリーク性を調べた。

帯電性は良好（O.K）であったが、リーク性に関して
は層厚tbを10μｍ以下にすると不良（N.G）となる。こ
れはアミランが絶縁破壊を起してピンホールが出来たた
めに、感光体のピンホール部と近接したとき火花放電を
起してリークするためであり、ある程度の膜厚が必要な
ことがわかった。

そこで、アミラン以外の物質についても層厚tbを変え
て実験した所、傷等が発生した場合でもリークに対して
安全であるためには、少なくとも20μｍ以上の厚みが必
要であることがわかった。

実験実験において、リークしなかった帯電ブレード２の
抵抗層2bの面に更に導電性（10⁵Ω・cm）の塗料を10μ
ｍ程度塗布して実験したところリークが生じた。

この結果及び実験の結果からわかることは、帯電ブ
レード２の表面の抵抗がリークに影響を与えていること
である。表層に抵抗層2bがある場合の等価回路としては
第２図（Ｂ）が考えられ、この場合だと感光体１にピン
ホールがあっても、感光体に印加される電圧はピンホー
ルＰがある所だけＶ′_Ａ≒OVとなるが、他の部分Ｖ′_Ｂ
〜Ｖ′_Ｚは抵抗層2bの表面抵抗ｒにより、電位が維持さ
れるためリークは起らないのである。

また、そのときのリークを起さない抵抗の下限が実験
の結果から10⁸Ω・cmである。

実験 200μｍの膜厚のアミランを抵抗層2bとし、帯電ブレ
ード２の感光体１に対する設定角θを変化させて、上記
と同様の実験を行った。θは５°〜60°の範囲で行った
が、40°より大きくした場合に帯電性が悪くなってき
た。

同じ印加電圧条件で帯電させた場合に第４図（Ａ）・
（Ｂ）のようにパッシェンの放電距離範囲Ｑは変わらな
いが、帯電ブレード２の設定角θが大きくなるほど、そ
れに対応する放電領域Ｃが小さくなるため、帯電性が悪
くなるのである。このことから設定角θはなるべく小さ
い方が帯電性が良いことがわかる。

実施例−２（第５図）本例の帯電ブレード２は、10²Ω・cmの抵抗を有し、
厚さ1mmの導電性ウレタンゴムブレード材を導電性部材2
aとし、その両面及びエッジ部端面に10⁹〜10¹¹Ω・cm程
度の抵抗を有し、層厚50μｍの抵抗層2bをトレジンやア
ミラン等を塗布することにより形成してなるものであ
る。

この帯電ブレード２を、設定角θ＝10°、自由長ｌ＝
7mm、接触幅ｈ＝1mmにして感光体１面に接触させ、電圧
を印加して感光体面の接触帯電を行ったところ均一でし
かも良好な帯電が行われた。

印加電圧の条件は500Hz、−700V、1400V_PPであり、ほ
ぼ−700Vの感光体表面電位が得られた。

感光体に故意にピンホールを形成させてリーク性を見
た実験においても、リークは起らず良好であった。

また導電性部材2aの全面に抵抗層2bを塗布形成したた
め、片面だけ塗布した場合（第２図（Ａ））に生じるこ
とがあるブレードのそりがないため、感光体との接触に
おいて波うちがほとんどなく、すじ状の帯電ムラが生じ
ないという効果もあった。

実施例−３（第６図）本例の帯電ブレード２は、10²Ω・cm、厚さ1.5mmのク
ロロプレンシートを導電性部材2aとし、そのシートの上
に10¹⁰Ω・cmのポリウレタンエラストマを50μｍ厚に被
覆して抵抗層2bとし、その２層材料2a・2bを帯電ブレー
ドとして所定の大きさ・形状にカット処理し、カットし
たエッジ部の端面は、導電性部材2aの端面がむき出しに
なっているので、10¹⁵Ω・cmのポリウレタンエラストマ
で100μｍ程度の被覆層ａを形成したものである。

上記のエッジ部端面被覆層ａである10¹⁵Ω・cmのポリ
ウレタンエラストマは硬度が65°であり、クリーニング
ブレード材として通常用いられているものであり、感光
体との密着性・すべり性等が非常に良好であり、設定角
θを10°とし、自由長ｌを10mmとしたため、感光体に対
する線圧も5g/cm以下となり、感光体に傷をつけること
もなく非常に良好な帯電を行うことができた。またリー
ク性に関してはまったく問題なかった。

実施例−４（第７図）本例の帯電ブレード２は、導電性部材2aとして10²Ω
・cmに制御した、厚さ1mm、硬度70°の導電性EPDMのシ
ート材を用い、それをトレジン・アミラン・NBR等の溶
液に浸して引き上げて乾燥させることにより抵抗層2bを
形成させたもので、抵抗層2bの厚みは最大の所で70μｍ
であった。抵抗層2bはブレード面の感光体に面する側の
エッジから4mmまで塗布したが残りは塗布していない。
自由長ｌは8mmとした。

この帯電ブレード２を用いて、感光体１の接触帯電を
行った所、良好であった。また、リークに関しても抵抗
層2bは導電性部材2aの感光体側の面全体に渡って塗布形
成していないが、感光体のピンホールと導電性部材2aと
の距離は十分あるために火花放電は起らず問題はなかっ
た。

実施例−５（第８図）本例の帯電ブレード２はその構成は第２図（Ａ）のも
のと同様であるが、回転感光体１の面移動方向に対し
て、第２図（Ａ）の場合はカウンタ方向に当接させて配
設してあるが、本例の場合は従方向に当接させたもので
ある。

帯電性に関して帯電ブレード面が感光体の回転方向に
対して下流側に向って徐々に離間していく方がムラが出
ず好ましいが、従方向でもそれほどの問題はない。この
従方向配設の帯電ブレードでも結果は良好であった。

前述第５〜７図のカウンタ方向配設の帯電ブレード２
についても従方向配設にて使用することができる。

実施例−６（第９図）本例の帯電ブレード２は、導電性部材2aとして抵抗10
²Ω・cm、厚み1mmのポリウレタンエラストマであり、そ
のエッジ部端面は湾曲状に面取りｄしてある。抵抗層2b
は抵抗10¹⁰Ω・cm、厚み100μｍのポリウレタンエラス
トマシートを用い、それを導電性部材2aの感光体１に面
する側の面に空気層を介入させないように熱により融着
させてある。導電性部材2aのエッジ部端面は湾曲状面に
面取りしてある。その面取りにより帯電ブレードの腰が
弱くなっているため自由長ｌを5mm程度と短くしたが感
光体に対する圧力は弱くなっている。

上記の帯電ブレード２を用いて感光体１の接触帯電を
行ったところ、良好な結果を得た。リークに関しても問
題はなく、このような構成にすれば導電性部材2aのエッ
ジ部端面を抵抗層で被覆せずとも火花放電を防げる。

また先に述べたようにブレード先端の腰を弱くするこ
とができるため、感光体に傷をつけにくくしている。

〔発明の効果〕

以上本発明に依れば、像担持体のような被帯電体にピ
ンホール等が存在していても接触帯電部材との間で火花
放電を生じることが防止され、従って該放電に起因する
被帯電体の帯電面の電荷抜け現象がなくなるので、接触
帯電方式を採用しその利点を十分に生かした帯電装置を
構成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の画像形成装置の構成略図、第２図
（Ａ）はその装置の接触帯電ブレード部分の拡大横断面
図、第２図（Ｂ）はその等価回路図、第３図は接触帯電
ブレードの抵抗層の抵抗に対する帯電性とリーク性の関
係の実験結果グラフ、第４図（Ａ）・（Ｂ）は接触帯電
ブレードの帯電領域の説明モデル図、第５図乃至第９図
は夫々第２乃至第６実施例の画像形成装置における接触
帯電ブレード部分の横断面図、第10図・第11図（Ａ）は
ピンホール部の存在によるリーク発生のモデル図、第11
図（Ｂ）は第11図（Ａ）の等価回路図である。１は像担持体としての回転感光ドラム、２は接触帯電部
材、2aは導電性部材、2bは抵抗層、Ｅは電圧印加電源。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体と、この被帯電体を帯電するため
に前記被帯電体に接触し、直流成分を備える電圧が印加
される帯電部材と、を有する帯電装置において、前記帯電部材は前記被帯電体面との距離が大きくなって
いく領域を備えるブレード形状であり、導電性基体と、
この導電性基体よりも前記被帯電体の近くに設けられた
抵抗層と、を有し、前記電圧は前記被帯電体の帯電開始
電圧の２倍以上のピーク間電圧を有することを特徴とす
る帯電装置。
【請求項２】前記被帯電体は電子写真感光体である特許
請求の範囲第１項記載の帯電装置。
【請求項３】前記被帯電体及び前記帯電部材は、画像形
成装置に着脱可能なプロセスカートリッジに設けられる
特許請求の範囲第２項記載の帯電装置。