JP2662121B2 - 電子写真装置 - Google Patents

電子写真装置

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JP2662121B2
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  • 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、複写機およびレーザプ
リンタ等の電子写真装置に関し、特に、感光体の感光層
と微小空間を介して配された帯電部材に供給される所定
の電圧によって感光層を所定の電位に帯電させる電子写
真装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真装置としての例えば複写機は、
図7に示すように、導電性の感光体基体部31aの外周
に感光層31bが設けられた感光体31を備え、この感
光体31の周囲に、コロナ放電器32、現像装置33、
転写ローラ34、クリーニング装置35および除電ラン
プ36等の手段を備えている。このような複写機では、
感光体31の感光層31bをコロナ放電器32にて帯電
させ、この感光層31bを露光して静電潜像を形成し、
その後、この静電潜像を現像装置33にて現像し、これ
により感光層31b上に得られたトナー像を転写ローラ
34にて図示しない用紙上に転写し、所望の画像を得る
ようになっている。また、上記の転写動作後の感光層3
1bの表面は、クリーニング装置35により残留トナー
が除去され、除電ランプ36により残留電荷が除去され
るようになっている。
【0003】上記のコロナ放電器32にて帯電される感
光層31bの表面電位は500〜700Vに設定され
る。従って、コロナ放電器32には4〜8kVといった
高電圧を供給する必要がある。さらに、コロナ放電を行
った場合には例えばオゾンが発生し、このオゾンによ
り、感光体31周囲の各手段が腐食し易く、また感光層
31bの表面が劣化して画像ボケを生じ易い。このた
め、例えば特開昭63−149668号公報に開示され
ているように、感光体の感光層に当接させた帯電ローラ
に直流電圧と交流電圧とを重畳した脈流電圧を印加して
感光層を帯電させる構成も提案されている。しかしなが
ら、このような接触帯電法では、オゾン発生に伴う上記
の問題は低減するものの、斑点状の帯電むらが生じ易
く、この場合には、画像に黒点が生じることになる。ま
た、感光層に対して直接に電圧を印加するため、感光層
31bの放電絶縁破壊が発生し易く、この場合には、感
光層の表面欠陥となり、画像に黒帯が生じるといった不
都合を招来する。
【0004】そこで、このような不都合を回避し得るも
のとして、特開平2−148059号公報に開示されて
いるように、感光体の感光層に対して10〜1000μ
mの間隔をおいて例えば帯電ローラからなる帯電部材を
配し、この帯電部材に直流電圧、交流電圧または直流電
圧に交流電圧を重畳させた電圧を印加する構成が提案さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、帯電部材に
直流電圧のみを印加した場合には、前述の場合と同様、
感光層の表面に斑点状の帯電むらを生じ易くなる。これ
は、帯電部材と感光層表面との間隙が両者表面の凹凸に
よって微視的に一定になっていないためと考えられる。
従って、画像に黒点を生じ、良好な画像を得ることがで
きない。
【0006】また、帯電部材に単に交流電圧のみを印加
した場合には、感光層を帯電させることができない。
【0007】一方、帯電部材に直流電圧と交流電圧とを
重畳させた電圧を印加する構成では、上記の交流電圧を
感光層における帯電開始電圧の2倍のピーク間電圧に設
定した場合に、感光層の帯電むらを解消することができ
る。しかしながら、そのためには、直流電圧に交流電圧
を重畳した電圧を発生する特別な電源を用意する必要が
ある。また、この電源の出力側で使用される部品には、
重畳された電圧に耐え得るかなり耐圧の高いものが必要
であって部品が高価なものとなり、装置全体としてのコ
ストアップを招来するという問題点を有している。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の電子写真装置
は、上記の課題を解決するために、導電性の基体部上に
感光層を有する感光体と、該感光層と対向して、微小空
間を介して配置される帯電部材と、感光体表面に近接し
て配置され、該感光体との間で転写バイアスを誘起する
転写部材とを有し、該帯電部材と感光体との間に所定の
電圧を供給することにより、上記感光層を所定電位に帯
させる電子写真装置において、上記帯電部材には所定
値の直流電圧が供給され、上記感光体の基体部には所定
値の交流電圧が供給されると共に、転写部材には、切換
手段を介して、整流方向が逆となる2つのダイオードが
接続され、転写時に接続されるダイオードと、該転写部
材のクリーニング時に接続されるダイオードとが、上記
切換手段によって選択的に切り換えられることを特徴と
している。
【0009】
【作用】上述の構成による電子写真装置では、感光体の
基体部と帯電部材との間に、所定値の直流電圧と交流電
圧とを重畳させて供給することなく、上記基体部および
帯電部材に、個々に単独で供給することから、後述のよ
うに、感光層をむらなく均一に帯電させることができ、
これによって、形成される画像が良質のものとなる。
【0010】また、感光層の帯電時には、感光体の基体
部と帯電部材との間に、直流電圧と交流電圧とを供給す
る必要があるものの、上述したように交流及び直流電圧
を重畳することなく、一方の電圧を個々に単独で供給す
るため、特別な電源が必要なく、かつ各電源の出力側で
使用される部品の耐圧を低くし得るように設定できる。
【0011】さらに、転写動作時と該転写部材のクリー
ニング動作時において、上記転写部材に接続されるダイ
オードが、その整流方向が逆になるように選択手段によ
って切り換えられる。これにより、交流電源を転写用お
よび転写部材のクリーニング用電源として利用すること
ができ、それぞれの個別の電源が不要となる。
【0012】
【実施例】本発明の一実施例を図1ないし図6に基づい
て以下に説明する。
【0013】電子写真装置としての複写機は、図1に示
すように、感光体1の周りに、帯電部材としての導電性
の帯電ローラ2、現像装置3、転写部材としての転写ロ
ーラ4、クリーニング装置5および除電ランプ6を備え
ている。
【0014】上記の感光体1は、図2にも示すように、
導電性の感光体基体部1aの外周面に感光層1bが形成
されたものとなっている。上記の感光体基体部1aに
は、帯電ローラ2によって帯電される感光層1bにおけ
る帯電開始電圧VTHの2倍以上のピーク間電圧VP-P
有する交流電源7が接続されている。
【0015】帯電ローラ2は、感光体1と近接して配さ
れており、本実施例において両者の間隙は約100μm
に設定されている。尚、この間隔は、10〜1000μ
mの範囲に設定すればよいことが、前述の特開平2−1
48059号公報に開示されている。また、帯電部材の
形状は、ローラ形状の他、ブレード形状あるいはベルト
形状であってもよい。帯電ローラ2は、アルミニウム、
鉄もしくは銅等の金属、あるいはカーボンもしくは金属
等の導電性材料を分散させて導電性を持たせたゴムある
いは人工繊維によって形成することができる。また、ポ
リカーボネート、ポリビニールあるいはポリエステル等
の絶縁性の樹脂基体部の表面に、金属等の導電性材料か
らなるコート層を設けたものとしてもよい。これら帯電
部材の体積抵抗率は102 〜1011Ωcmの範囲にあるの
が好ましい。そして、帯電ローラ2には、感光層1bを
帯電させるための直流電源8が接続されている。
【0016】また、転写ローラ4は、導電性のローラ軸
部4aを中心に回転するようになっており、ローラ軸部
4aの周りに設けられたローラ部4bが感光体1と接触
するように配されている。上記のローラ軸部4aは、
換手段としての切換えスイッチ9により、転写動作時に
は、アノードが接地されたダイオード10のカソードと
接続され、クリーニング動作時には、カソードが接地さ
れたダイオード11のアノードと接続されるようになっ
ている。これにより、上記の交流電源7を、感光体1と
転写ローラ4との間にかかる転写用電源および転写ロー
ラ4の表面の残留トナーを除去するためのクリーニング
用電源として利用し得るようになっている。
【0017】上記の構成による本実施例の電子写真装置
を利用してなる複写機によれば、帯電ローラ2に直流電
源8から直流電圧VDCが供給され、感光体1の感光体基
体部1aに、交流電源7から感光層1bにおける帯電開
始電圧VTHの2倍以上のピーク間電圧VP-P の交流電圧
ACが供給される。このように、帯電ローラ2および感
光体基体部1aに、交流電源7又は直流電源8より各々
の電圧が個々に単独で供給されることから、感光体1の
感光層1bが所定の電位に帯電される。
【0018】また、図示しない光学系によって原稿が光
走査され、原稿からの反射光が感光層1bに照射され
る。これによって感光層1bが露光され、感光層1bに
原稿画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜
像は、現像装置3によって現像され、これによって形成
されたトナー像が、転写ローラ4によって図示しない給
紙部から供給された用紙に転写される。
【0019】この転写動作の際、切換えスイッチ9はダ
イオード10側に切り換えられており、ダイオード10
の整流作用により、交流電源7が転写用電源として利用
される。一方、上記の転写動作が終了した場合、切換え
スイッチ9はダイオード11側に切り換えられ、交流電
源7が転写ローラ4表面の残留トナーを除去するための
クリーニング用電源として利用される。
【0020】用紙上に転写されたトナー像は、その後、
図示しない定着装置によって用紙上に熱定着され、これ
によって用紙上に所望の画像が得られる。
【0021】ここで、上記の帯電ローラ2による感光体
1の感光層1bの帯電は、感光層1bと帯電ローラ2と
の間の空間における空気の絶縁破壊によって行われるよ
うになっている。この帯電のメカニズムは、パッシェン
の法則によって以下のように説明することができる。
【0022】感光層1bと帯電ローラ2との間の空隙S
にかかる電圧Vg は、図3のような回路を考えると、下
記の(1)式で表される。 Vg =(Va −Vc )Z/(Ls /Ks +Z) …(1) Va :帯電ローラ2と感光体基体部1aとの間の直流印
加電圧 Vc :感光層1bの表面電位 Z :空隙Sの長さ Ls :感光層1bの厚み Ks :感光層1bの比誘電率
【0023】一方、空隙Sでの放電現象における破壊電
圧Vb は、空隙Sの長さZが約8μm以上のとき、下記
の(2)式で表される。 Vb =312+6.2Z …(2)
【0024】そして、帯電時においては、−Vg =Vb
であるので、上記の(1)および(2)式より、下記の
(3)式が得られる。 Va −Vc =(312+6.2Z)(Ls /Ks +Z)/Z …(3)
【0025】ここで、空隙Sを100μm、Ls を20
μm、Ks を3とすると、 Va −Vc =994 …(3)´ となる。そこで実際に、Ls /Ks =20/3=6.7
であるOPC(OrganicPhotoconductive Conductor)感
光体に対し、空隙S=100μmで、帯電ローラ2とし
て体積抵抗率が105 Ωcmの導電性ゴムローラを使用し
て帯電特性を測定したところ、感光層1bの表面電位と
帯電ローラ2へ印加する直流電圧VDCとの関係において
図4に示すような直線が得られ、この結果は上記の
(3)´式にあてはまることが分かった。尚、帯電ロー
ラ2に直流電圧VDCを印加することのみによって感光層
1bを帯電させた場合は、図4のような特性で帯電が行
われるものの、帯電むらを生じることは前述したとおり
である。
【0026】次に、上記の実験で使用したものと同じO
PC感光体を使用し、帯電ローラ2に−600Vおよび
−850Vの直流電圧VDCを個別に印加し、感光体基体
部1aに交流電圧VACを印加して感光層1bを帯電させ
たときの交流電圧VACのピーク間電圧VP-P と感光層1
bの表面電位との関係を測定した。その結果を図5に示
す。
【0027】図5から明らかなように、交流電圧VAC
ピーク間電圧VP-P の小さい領域では、感光層1bの表
面電位は、ピーク間電圧VP-P に比例して直線的に増加
する一方、ある値を超えると帯電ローラ2に印加してい
る直流電圧VDCの値にほぼ飽和し、ピーク間電圧VP-P
の変化に対しても一定値を保持する。このときの感光層
1bの表面電位の変曲点におけるピーク間電圧V
P-P は、図5に示すように、約2kVであり、この値は
前述した感光層1bの帯電開始電圧VTHのほぼ2倍の値
になっている。そして、この関係は、交流電圧VACの周
波数および直流電圧VDCの値を変化させても感光層1b
の帯電電位の飽和点が直流電圧VDCの値によって変化す
るのみであり、一定である。
【0028】これにより、感光層1bの表面をむらなく
一様に帯電させるためには、感光体1の諸特性等によっ
て決定される感光層1bの帯電開始電圧VTHの2倍以上
のピーク間電圧VP-P を有する交流電圧VACを、感光体
基体部1aに印加する必要があり、そのとき得られる感
光層1bの表面電位は、帯電ローラ2に印加される直流
電圧VDCに依存することが分かった。
【0029】上記のように、感光層1bの均一帯電性を
得るための交流電圧VACのピーク間電圧VP-P と感光層
1bの帯電開始電圧VTHとの関係は、実験的に認証され
た。
【0030】そして、この関係は、理論的には、交流電
圧VACのピーク間電圧VP-P の変化に対する感光層1b
の帯電電位の変曲点が、感光体1と帯電ローラ2との間
の振動電界下において感光体1から帯電ローラ2への電
荷逆転移開始点になっていることにより成り立つものと
考えられる。これについて以下に説明する。
【0031】帯電ローラ2と感光体1との間に印加され
る電圧を説明の便宜上、図6に示すように、直流電圧V
DCにピーク間電圧VP-P の正弦波が重畳された脈流電圧
であるとすると、両者間の印加電圧の最大値(Vmax
と最小値(Vmin )とは、それぞれ、 Vmax =VDC+VP-P /2 Vmin =VDC−VP-P /2 と表される。
【0032】Vmax の電圧が印加されたとき、感光層1
bは前述の(3)式によって、 V=VDC+VP-P /2−VTH に帯電される。その後、上記の表面電位に対して帯電ロ
ーラ2と感光体1との間の印加電圧が最小値、即ちV
min になったとき、その差が帯電開始電圧VTHを越える
と、感光層1bの過剰な電荷が帯電ローラ2へ逆転移す
ることになる。
【0033】そして、帯電ローラ2と感光層1bとの間
の電荷の転移・逆転移がいずれも帯電開始電圧VTHをし
きい値として行われるということは、電荷の転移が両者
間の空隙間電圧によって決定されることから方向的に等
価と考えられる。従って、電荷の逆転移が生じるために
は、 (VDC+VP-P /2−VTH)−(VDC−VP-P /2)≧VTH 即ち、 VP-P ≧2VTH となる。これは、前述の実測によって得られた結果と一
致する。
【0034】以上のように、本帯電装置は、感光体1に
当接されて設けられた帯電ローラ2に直流電圧VDCを印
加する一方、感光体1の感光体基体部1aに、感光層1
bの帯電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧VP-P を有
する交流電圧VACを印加することにより感光層1bを帯
電させているので、感光層1bをむらなく均一に帯電さ
せることができ、これによって良好な複写画像を得るこ
とができるようになっている。さらに、感光層1bの帯
電時に帯電ローラ2と感光体1との間に印加すべき直流
電圧VDCと交流電圧VACとを、上記のように、直流電圧
DCを帯電ローラ2に印加する一方、交流電圧VACを感
光体基体部1aに印加することにより得ているので、特
別な電源が必要なく、かつ各電源7・8の出力側で使用
される部品の耐圧を低くし得るようになっている。
【0035】また、転写ローラ4に切換えスイッチ9お
よびダイオード10・11からなる回路を接続すること
によって、交流電源7を転写ローラ4の転写用電源およ
びクリーニング用電源として利用することができ、それ
ぞれの個別の電源が不要になっている。
【0036】
【発明の効果】本発明の電子写真装置は、以上のよう
に、帯電部材には所定値の直流電圧が供 給され、感光体
の基体部には所定値の交流電圧が供給されると共に、転
写部材には、切換手段を介して、整流方向が逆となる2
つのダイオードが接続され、転写時に接続されるダイオ
ードと、該転写部材のクリーニング時に接続されるダイ
オードとが、上記切換手段によって選択的に切り換えら
れるように構成される。
【0037】これにより、感光体の感光層をむらなく均
一に帯電させて、良好な画像を形成することができる。
また、特別な電源が必要なく、かつ各電源の出力側で使
用される部品の耐圧を低くすることができるので、装置
のコストダウンを図ることができるという効果を奏す
る。
【0038】さらに、感光体の基体部に所定の電圧を供
給する交流電源を、転写用および転写部材のクリーニン
グ用電源として利用することができ、それぞれの個別の
電源が不要となるため、これによっても装置のコストダ
ウンを図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】本発明の一実施例の帯電装置を備えた複写機の
概略の構成図である。
【図2】図1に示した構成における要部の拡大説明図で
ある。
【図3】図1に示した感光層と帯電ローラとの間の空隙
Sにかかる電圧Vg の説明に使用される図である。
【図4】図1に示した帯電ローラに印加される直流電圧
DCと感光層の表面電位との関係を示すグラフである。
【図5】図1に示した感光体基体部に印加される交流電
圧VACのピーク間電圧VP-P と感光層の表面電位との関
係を示すグラフである。
【図6】図1に示した帯電ローラと感光体との間に印加
される脈流電圧を示す波形図である。
【図7】従来の帯電装置を備えた複写機の概略の構成図
である。
【符号の説明】
1 感光体 1a 感光体基体部 1b 感光層 2 帯電ローラ(帯電部材)4 転写ローラ(転写部材) 7 交流電源 8 直流電源9 切換えスイッチ(切換手段) 10・11 ダイオードDC 直流電圧 VAC 交流電圧 VTH 帯電開始電圧 VP-P ピーク間電圧

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性の基体部上に感光層を有する感光体
    と、該感光層と対向して、微小空間を介して配置される
    帯電部材と、感光体表面に近接して配置され、該感光体
    との間で転写バイアスを誘起する転写部材とを有し、該
    帯電部材と感光体との間に所定の電圧を供給することに
    より、上記感光層を所定電位に帯電させる電子写真装置
    において、上記帯電部材には 所定値の直流電圧が供給され、上記感
    光体の基体部には所定値の交流電圧が供給されると共
    に、 転写部材には、切換手段を介して、整流方向が逆となる
    2つのダイオードが接続され、転写時に接続されるダイ
    オードと、該転写部材のクリーニング時に接続されるダ
    イオードとが、上記切換手段によって選択的に切り換え
    られる ことを特徴とする電子写真装置。
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