JP2785411B2

JP2785411B2 - 接触帯電装置

Info

Publication number: JP2785411B2
Application number: JP1409290A
Authority: JP
Inventors: 令久星加
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-01-24
Filing date: 1990-01-24
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JPH03217871A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電圧を印加した導電性部材（帯電部材）を
被帯電体に当接させて被帯電体面の帯電（除電を含む）
を行なう接触帯電装置の改善に関する。

（従来の技術）例えば、複写機・記録装置等の画像形成装置における
被帯電体としての感光体や誘電体等の像担持体の面を均
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
交流電圧の重畳電圧等）を印加した接触帯電部材として
の導電性部材を接触させることにより像担持体面を所定
の電位に帯電させるもので、ローラ帯電式（特開昭56−
91253号公報）、ブレード帯電式（特開昭56−194349号
公報・同60−147756号公報）、帯電−クリーニング兼用
式（特開昭56−165166号公報）等が考案されている。

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（被帯電
体の表面欠陥部）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。

そこで、この問題を解決するために先に出願人は、使
用する接触帯電部材をブレード状の導電性部材を基体と
し、その導電性部材の像担持体と静電的に影響する部位
面を導電性部材よりも電気抵抗値の大きい一種類以上の
抵抗層で被覆することを提案した（特開平１−93760号
公報）。

（発明が解決しようとする問題点）このように導電性ブレードの表層に抵抗層を設けた接
触帯電部材としての帯電ブレードは効果的なものではあ
るが、問題点としては、製造上、工程数が多くなり、精
度的にもよりシビアなものが要求され、その結果とし
て、帯電ブレードのコストも上昇してしまうことが挙げ
られる。

即ち、ブレード状の帯電部材の場合は被帯電体面のピ
ンホールによって生じる火花放電は第７図に示すように
帯電ブレード30の端面部と被帯電体１との当接部より離
間する領域中の２ケ所で発生する。Ｐは被帯電体１のピ
ンホール部、Ｓは火花放電を示している。

このため、基本的には帯電部材をブレード形状にした
場合、抵抗層はブレード当接面とエッジ端面部の２面に
設ける必要がある。しかしながら、エッジ端面部及びエ
ッジ部に対して抵抗層をコートしようとすると、エッジ
部のコート層厚が少なくなり、エッジ部に均一に必要最
低限のコート層厚を確保するためにはコート厚を増す必
要があり、コーティング回数を増す等の手間がかかるば
かりでなく、抵抗層の層厚が増すことにより帯電性が悪
くなってしまう弊害がある。

また100μｍ厚以下のシート状（ソリッド）の抵抗体
と導電性基層に貼り付ける方式をとった場合も、特にエ
ッジ端面部に精度良く貼ることは製造上かなり困難であ
り、当接面部とエッジ端面部との角部と抵抗層の間のす
きまをさらに埋める必要もあり、なおさら製造上困難を
伴う。

第８図は帯電ブレード30のエッジ端面部に抵抗層を設
けない形態としたものを示している。即ち、帯電ブレー
ドの導電性基層31のエッジ端面を湾曲状に面取りｄとし
て、このエッジ端面ｄには導電性基層を露出させないも
のである。32は抵抗層を示す。

しかしながらこの形態の帯電ブレードの場合でもエッ
ジ端面を湾曲状に面取りｄする工程が必要となり、また
抵抗層32の貼り付け精度も必要となる。加えて、当接部
において帯電ブレードの導電性基層31の厚みが少ない為
に当接状態が不安定になりがちであるといった問題があ
る。

以上のような製造上の問題点は帯電部材をブレード形
状とした際に生ずるもので、ローラ形状の場合にはロー
ラ形状の導電性基層に抵抗層としてシリンカブルチュー
ブをかぶせたり、抵抗層をコートすることも容易で、製
造上に大きな困難は伴わない。

本発明は同じく接触帯電部材としてブレード形態であ
る帯電ブレードを用いるものであるが、上記のような問
題点のない接触帯電装置を提供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、電圧を印加した導電性部材を被帯電体に接
触させて帯電を行なう接触帯電装置において、上記導電
性部材はブレード状であり、かつその体積抵抗率は１×
10⁹Ω・cm以下、当接面の表面抵抗率は５×10⁷Ω／□以
上であることを特徴とする接触帯電装置である。

また本発明は、上記の装置において、前記導電性部材
は２層から成り、当接部を含む一層の表面抵抗率が５×
10⁷Ω／□以上であり、当接部を含まない他層の体積抵
抗率が１×10⁶〜１×10⁹Ω・cmであることを特徴とする
接触帯電装置である。

（作用）即ち帯電部材としてのブレード状の導電性部材（帯電
ブレード）の体積抵抗率を１×10⁹Ω・cm以下に、当接面の表面抵抗率を５×10⁷Ω／□以上にすること
によって帯電ブレードを抵抗層を設けない単層ブレード
の形態で用いた場合でも被帯電体面にピンホールが存在
しても所謂「電荷抜け」現象のない良好な帯電処理が可
能となる。

また、帯電ブレードを２層構成とし、当接部を含む一
層の表面抵抗率を５×10⁷Ω／□以上にし、当接部を含
まない他層の体積抵抗率を１×10⁶〜１×10⁹Ω・cmとし
た構成をとることで、ブレードエッジ端面を覆うことな
く、かつブレードの中抵抗基層及びコート層の使用可能
な抵抗値のラティチュードを広げることが可能となる。

上記のような接触帯電部材としての帯電ブレードは、
シンプルな構成で、製造上、工程数が少なく安定して低
コストに量産することが可能であり、しかも「帯電性」
が良好で、「電荷抜け」現象も十分に防止できるので、
前述従来の接触帯電装置の問題点が一掃される。

（実施例）実施例１（第１〜４図）（１）画像形成装置例（第１図）第１図は本発明に従う接触帯電装置を用いた画像形成
装置の一例を要部の概略構成図である。

１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体
（本例は感光層1aの厚み25μｍ・誘電率約３のOPC感光
体、1bは導電性基体（Al）、以下感光ドラムと記す）で
あり、矢示Ａの時計方向に所定の周速度（プロセススピ
ード）をもって回転駆動される。

本実施例では像担持体１をドラム型としたが、回動ベ
ルト型等であってもよい。またドラムであれベルトであ
れ、シームレスのものはもちろん使用でき、シームあり
のものも同期信号をとって各複写工程を行なえば使用で
きる。

２は感光ドラム１上に潜像を形成するための露光手段
としての短焦点レンズアレイ、３は現像装置、４は転写
手段としての転写ローラ、６は不図示な給紙部より１枚
ずつ搬送された転写材Ｐを感光ドラム１の回転と同期取
りして感光ドラム１と転写ローラ４との間（転写部）に
給送するタイミングローラ（レジストローラ）、７はタ
イミングローラ６と転写ローラ４との間に配設した、転
写材Ｐのガイド役である転写ガイド、８は感光ドラム１
と転写ローラ４との間を通過して像転写を受けた転写材
Ｐは不図示の定着装置へ導入する搬送装置、９は像転写
後の感光ドラム１上の残トナー等をクリーニングするク
リーニング装置である。10はクリーニング後の感光ドラ
ム１上に接触して感光ドラム１上を均一帯電させる接触
帯電部材としての帯電ブレードである。この帯電ブレー
ド10については後で詳述する。

本例の装置は、感光ドラム１・帯電ブレード10・現像
装置３・クリーニング装置９の４つのプロセス装置につ
いてそれらを互いに所定の位置関係をもって一括して組
み込んだプロセスカートリッジ20として構成してあり、
該カートリッジ20は複写装置本体内に指示レール11・12
に沿って図面に垂直の方向に挿入して装着することがで
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20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20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。

（２）帯電ブレード10（第２図）第２図は第１図の装置の帯電ブレード10の部分を拡大
して模式的に示した図である。

帯電ブレード10はブレード支持板金15に固定されてお
り、被帯電体としての感光ドラム１の水平方向よりα゜
の位置において接線に対してθ゜の当接角（ブレード先
端部と、ドラム上にブレードが当接している点でのドラ
ムの接線のうちブレード当接点よりドラム面移動方向下
流側の線とのなす角）をもって感光ドラム１の回転に対
してカウンタ方向に当接（当接角が鋭角）させている。

当接位置角度であるα゜は、各プロセス装置の配置及
び使用する感光ドラムの径などによって適宜選ばれる。

帯電ブレード10の当接角θ゜は、帯電の安定性上、30
゜以下は望ましい。

又、当接方向はカウンタに限定されるものではない
が、順方向の当接（当接角が鈍角）よりもカウンタ当接
の方がブレードエッジ部にトナー等の残留物が達しても
ブレードエッジ部で残留物がせき止められ、エッジ部よ
りドラム面移動方向下流側の帯電面に残留物が達しにく
くなることにより帯電ムラが発生しずらい傾向にあるの
で、カウンタ当接の方がより望ましい。

帯電ブレード10の当接面の裏側には、背面電極21が帯
電ブレード10と電気的に接続された形で設けられてお
り、帯電ブレード10に印加する電圧はブレード支持板金
15、次にブレード支持板金15と背面電極21とを電気的に
接続する導電塗料22、最後に背面電極21を経て導電ブレ
ード10に印加される。

（３）試験（第３・４図）本実施例装置において、 α゜＝35゜、 θ゜＝15゜、帯電ブレード10の厚みｔ＝1.5mm、ブレード10の自由長ｌ＝9.0mm に設定し、エピクロルヒドリンゴム及びEPDMにカーボン
ブラック、金属酸化物（酸化亜鉛・酸化チタン等）など
の導電粉を添加して抵抗値を各種変化させた帯電ブレー
ドについて、それ等の「帯電性」及び「電荷抜け」のレ
ベルを調べた。試料としての帯電ブレードはＡ乃至Ｇま
での７種類であり、その内Ａ〜Ｄはエピクロルヒドリン
ゴムをベーストとして導電粉を添加したものであり、Ｅ
〜ＧはEPDMをベースとして導電性粉を添加したものであ
る。

「帯電性」及び「電荷抜け」の評価は以下の画出し条
件によりハーフトーン画像を画出して行なった（帯電方
法は特開昭63−149669号公報に記載の接触帯電方法であ
る）。

画出し条件プロセススピード 72mm/sec 感光ドラム径 φ30 印加バイアス AC＋DC AC 500Hz、1800V_pp DC −700V 前露光なし電位設定暗部V_D＝−700V 明部V_L＝−230V ハーフトーン部V_H＝−400V 「導電性」の評価ハーフトーン画像に斑点や砂地があるかないかによっ
て良・不良の判断をした。

「電荷抜け」の評価感光ドラム１上の感光層を1mm程度はぎ取り、Al基層
を露出させた状態の欠陥ドラムを装着し、画出しを行な
い、欠陥部が点状欠陥のままでとどまっているものは、
電荷抜け成し、30mm程度長手に拡大したものを若干有り
とした。

而して、試料としての帯電ブレードＡ乃至Ｇの「帯電
性」及び「電荷抜け」の評価結果を下表に示す。

又、Ａ〜Ｇの各帯電ブレードについて印加電圧を変え
て表面抵抗率と体積抵抗率の測定した。第３図が印加電
圧−表面抵抗率の測定結果であり、第４図が印加電圧−
体積抵抗率の測定結果である。測定方法はYHP（横河ヒ
ューレットパッカード）社製の1600A RESISTIVITYCELL
に定電圧高圧電源を接続して電圧を印加し、印加後30秒
後の電流値を読み取り、抵抗値に換算したものである。
また、試料片は帯電ブレードの板厚と同じ厚みのｔ＝1.
5mmで、100mm×100mmの大きさのものである。測定は、2
3℃、60％の環境で行なった。

まず第３図グラフについて説明する。横軸は印加電
圧、縦軸は試料の表面抵抗値である。

−□−□−のグラフラインで表示されたサンプルブレ
ード（試料Ｇ）は、帯電不良を発生し「電荷抜け」を評
価できなかったことを示し、 −○−○−のグラフラインで表示されたサンプルブレ
ード（試料Ｂ・試料Ｃ・試料Ｄ）は「電荷性」が良好で
あり、かつ「電荷抜け」も無かったことを示し、 −Δ−Δ−グラフラインを表示されたサンプルブレー
ド（試料Ａ・試料Ｅ・試料Ｆ）は「電荷抜け」が若干発
生したことを示している。

「電荷抜け」は帯電ブレード表面の電荷の移動と考え
るならば、表面抵抗率がある値以上であれば、「電荷抜
け」は発生せず、第３図から見ると５×10⁷Ω／□以上
であれば良いことが明らかとなった。また第４図で明ら
かなように、各々の試料は印加電圧によって表面抵抗率
が異なるので500V以上の電圧印加においても５×10⁷Ω
／□以上であることが望ましい。

次に第４図のグラフについて説明する。横軸は印加電
圧、縦軸は試料の体積抵抗値を示している。

−Ｘ−Ｘのグラフラインで表示されたサンプル（試料
Ｇ）は帯電不良を発生したことを示し、 −○−○−のグラフラインで表示されたサンプル（試
料Ａ〜Ｆ）は帯電性が良好であったことを示している。

ここで、帯電ブレードの体積抵抗率の大小によって印
加電圧の帯電ブレード自身内による電圧降下の大小がひ
きおこされると考える。するとその電圧降下の大小が帯
電ブレードの帯電領域の表面電位の大小となる。表面電
位の小さいものは、帯電ブレードの表面と感光ドラム表
面との電界も小さく安定した帯電に必要な充分なAC電界
のならし効果が得られないために帯電不良をひきおこす
と考えられる。

よって、帯電ブレード自身の体積抵抗率がある値以下
であれば帯電不良を生じないことになる。第４図によれ
ば１×10⁹Ω・cm以上であればほぼ帯電性良好といえ
る。

表面抵抗率と同様に堆積抵抗率も印加電圧によって差
が異なるので、100V印加で１×10⁹Ω・cm以下であるこ
とが望ましい。

以上説明してきたように、「電荷抜け」は帯電ブレー
ドの当接面の表面抵抗率を５×10⁷Ω／□以上にするこ
とによって防止でき、「帯電性」は帯電ブレードの体積
抵抗率を１×10⁹Ω・cm以下とすることで良好となる。

以上の２点を両立させることにより、ブレード単層構
成において「電荷抜け」を防止し、かつ良好な「帯電
性」を保つことが可能となった。

以上は上述の交番電界下における帯電に限定されるも
のではなく、直流電界下においても有効である。

実施例２（第５・６図）本実施例の帯電ブレード10は、中抵抗基層10aとコー
ト層10bの２層より成っている。

帯電ブレード10はブレード支持板金15に固定されてお
り、ブレード支持板金には不図示のバイアス電源により
帯電に必要な電圧が印加されている。印加された電圧は
導電塗料22を介して背面電極21に印加される。背面電極
21に印加された電圧は帯電ブレード10の中抵抗層10aと
コート層10bを介して被帯電体としての感光ドラム１と
帯電ブレード10との間に形成される微小間隙に帯電に必
要な電界を形成することになる。

帯電ブレード10を構成している上記２層10a・10bにつ
いて以下にさらに詳しく説明する。

中抵抗層10aは前記実施例１に挙げたゴム材質が使用
可能で、厚さ１〜3mm程度である。

コート層10bは表面抵抗が５×10⁷Ω／□以上であれば
使用可能で、厚みは３〜100μｍ程度である。厚み５μ
ｍ以下ではコーティングの膜厚ムラによってほとんどコ
ートされていない部分が生じるので、コーティングの安
定性といった意味でコート層の厚みは厚みムラを含めて
10μｍ以上が望ましい。

コート層10bの材質としては、可とう性があり、かつ
表面性が優れ、摩擦係数が低く、耐摩耗性のあるものが
好適である。

本実施例においては、PTFE分散塗料（商品名エムラロ
ン345 日本アチソン社製）にカーボンを分散させて表
面抵抗値を1.7×10⁸Ω／□（1.0KV印加時）に調整した
ものを、実施例１中の試料Ｂとしての帯電ブレードに30
μｍ厚でディッピングによりコートしたものを用いた。

このコート層10bは、基層10aのエピクロルヒドリンゴ
ムに比べ非常に低い摩擦係数でありすべり性が著しく改
善されているので、感光ドラム１の回転初期の所異「ブ
レードめくれ」現象の防止、ブレード圧接力によって生
じるトルクの軽減、耐久によるドラム傷発生の減少に非
常に効果がある。

例えば、ポリカーボネート系樹脂を主成分とするOPC
感光体を用いた場合には、感光体に対する上記のような
コート層10bの動摩擦係数は0.1〜0.2であるが、エピク
ロルヒドリンゴム10aの動摩擦係数は1.0以上にもなって
しまった。

このように基層10aにない付加価値、例えば低摩擦性
までをコート層10bにもたせることによって、２層構成
の効果がある。

また本実施例において用いた基層10aのエピクロルヒ
ドリンゴムは直接感光ドラム１に当接させた状態で長期
保存するとゴム内のオイルがごく微少ながら感光ドラム
１上に転移してドラム汚染を生じる恐れがある。このド
ラム汚染を防止する目的でもコート層10bは有効であ
る。

実施例１の帯電ブレードの各種試料Ａ〜Ｇ中で、「帯
電性」と「電荷抜け」防止とを両立させている試料はＢ
・Ｃ・Ｄの３種のみである。第４図でこれら３種Ｂ・Ｃ
・Ｄの体積抵抗値をみると、これ等は５×10⁷〜１×10⁹
Ω・cmの範囲には入っている。一般的に表面抵抗と体積
抵抗とは相関性がかなり強いので、表面抵抗５×10⁷Ω
／□以上、体積抵抗１×10⁹Ω・cm以下、という条件に
おいては材料の抵抗値は非常に狭い範囲に限定されてし
まい、抵抗値制御、製造上のバラツキ等を考慮すると技
術的に難しい。

ところが帯電ブレード10を２層構成10a・10bとして、
しかもコート層10b（感光ドラム１と当接する面を有す
る層）の厚みを中抵抗基層10aの厚みの1/10〜1/50とす
ることによって、各層10a・10bの材料の抵抗の制御巾を
広げることが可能となる。

即ち、「帯電性」を左右する体積抵抗値は、厚みが同
じなら帯電ブレードの抵抗値を表現していると考えら
れ、コート層10bの厚みが例えば1/10〜1/50であれば、1
0〜50倍高い体積抵抗値の材料を使っても同等の抵抗値
があるので、基層10aの抵抗値が２倍になっても、コー
ト層10bの体積抵抗値は１オーダー高いものまで使用可
能となり、コート層10bの抵抗値制御がより容易にな
る。

又、コート層10bが表面抵抗を５×10⁷Ω・cm以上保証
してくれれば、中抵抗基層10aは表面抵抗値５×10⁷Ω・
cm以上を満たすために自らの体積抵抗値を上げる必要も
なく、より低い体積抵抗率の材料も使用可能となる。し
かしながら、その体積抵抗率の下限値はブレードエッジ
部のリーク（第７図）を防止できる下限値で限定され
る。

そこで、コート層10bに前述のPTFE分散塗料にカーボ
ンを分散させて表面抵抗値を1.7×10⁸Ω／□（1.0KV印
加時）に調整したものを実施例１中の帯電ブレードの試
料Ｈ・Ｉ・Ｊ（中抵抗基層）の各表面に30μｍコートし
て切断し、切断したエッジ端面をそのまま露出させた状
態（第５図参照）で画出しを行なって、「電荷抜け」の
レベルを調べた。

第６図にこれら３種の試料Ｈ・Ｉ・Ｊの印加電圧−体
積抵抗値のグラフを示した。

第６図より試料Ｈ・Ｉの２者は「電荷抜け」無し、す
なわちエッジ端面リークは無しであり、試料Ｊは「電荷
抜け」有り、すなわちエッジ端面よりリークしているこ
とがわかる。

以上より中抵抗基層10aがエッジ端面リークを発生し
ないためには、体積抵抗値が１×10⁶Ω・cm以上必要で
あることがわかった。

かくして、コート層10bは１×10⁸Ω・cmよりさらに１
オーダー程度高い１×10⁹Ω・cmまでの体積抵抗値を選
択することが可能となり、中抵抗基層10aは１×10⁶〜１
×10⁹Ω・cmの範囲で選択が可能となり、各層10a・10b
の抵抗値の設定範囲を広げて、製造容易な帯電ブレード
を作ることが可能となる。

第５図においては、コート層10bは当接面全域にわた
ってコートされているか、少なくとも当接部及びその極
く近傍の帯電域においてコート層10bが存在すれば充分
に機能は発揮される。

また、コート層10bは前述のPTFE分散塗料に限定され
るものではなく、ナイロン樹脂・ポリウレタンエラスト
マー等を抵抗値制御したものも使用可能である。

（発明の効果）以上のように本発明に依れば、接触帯電部材としての
帯電ブレードはシンプルな構成で、製造上工程数が少な
く安定して低コストに量産することが可能であり、しか
も上記のように「帯電性」が良好で、「電荷抜け」現象
も十分に防止できるので、前述従来の接触帯電装置の問
題点が一掃される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う接触帯電装置を用いた画像形成装
置の一例の要部の概略構成図。第２図はその帯電ブレード部分を拡大して模式的に示し
た図。第３図は試料としての帯電ブレードＡ乃至Ｇの印加電圧
−表面抵抗率の測定結果グラフ。第４図は同じく印加電圧−体積抵抗率の測定結果グラ
フ。第５図は帯電ブレードとして２層構成タイプのものを用
いた場合の該帯電ブレード部分を模式的に示した図。第６図はこの２層構成タイプの試料としての帯電ブレー
ドＨ・Ｉ・Ｊの印加電圧−体積抵抗値の測定グラフ。第７図は「電荷抜け」現象を説明するための模式図。第８図は帯電ブレードのエッジ端面を覆わないタイプと
した帯電ブレードの模式図。 10・30は帯電ブレード、10aはブレード基層としての中
抵抗層、10bはコート層、15はブレード支持板金、22は
導電塗料、21は背面電極、１は被帯電体としての感光ド
ラム。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧を印加した導電性部材を被帯電体に接
触させて帯電を行なう接触帯電装置において、上記導電性部材はブレード状であり、かつこの体積抵抗
率は１×10⁹Ω・cm以下、当接面の表面抵抗率は５×10⁷
Ω／□以上であることを特徴とする接触帯電装置。
【請求項２】前記導電性部材は２層から成り、当接部を
含む一層の表面抵抗率が５×10⁷Ω／□以上であり、当
接部を含まない他層の体積抵抗率が１×10⁶〜１×10⁹Ω
・cmであることを特徴とする請求項１記載の接触帯電装
置。