JP2814799B2

JP2814799B2 - 接触式帯電装置

Info

Publication number: JP2814799B2
Application number: JP3298439A
Authority: JP
Inventors: 文弘荒平; 哲哉栗林; 直喜笛井; 正弘後藤; 辰一月田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JPH05107872A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は帯電部材を被帯電体に接
触させ、該帯電部材に電圧を印加して被帯電体を帯電
（除電も含む）させる接触式帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電子写真装置・静電記録装置等
の画像形成装置において電子写真感光体・静電記録誘電
体等の被帯電体としての像担持体の面を帯電処理するプ
ロセスを実行するための帯電装置としては従来より非接
触式であるコロナ放電装置が利用されてきた。コロナ放
電装置は帯電性能がよい等の利点があるが、高圧電源を
必要とする、オゾン等のコロナ放電生成物の発生がある
等の問題点も多い。

【０００３】近年は、電圧を印加した、ブレード形・ロ
ーラ形等の帯電部材を被帯電体の表面に接触させること
で被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させる接触（直
接）式の帯電装置がコロナ放電装置に代わる帯電手段と
して活用されている。接触式帯電装置は電源の低圧化が
図れる、オゾン等のコロナ放電生成物の発生が極めて少
ない等の利点を有している。

【０００４】具体例として図５にブレード形の帯電部材
（帯電ブレード）を用いた帯電装置の概略構成を示した
（例えば特開平１−９３７６０号公報）。１は被帯電体
であり、例えば電子写真装置の回転ドラム型感光体（以
下、感光体ドラムと記す）である。この感光体ドラム１
は矢示の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）
で回転駆動される。

【０００５】１０は帯電部材としての帯電ブレードであ
り、電極層としての中抵抗値を有するブレード状（板
状）の弾性体（例えばゴム）と、その先端部の感光体ド
ラム当接面に形成した絶縁被膜層１０ａからなる。該帯
電ブレードの基部側を支持体１１に固定保持させ、該ブ
レードを感光体ドラム１面に本例の場合はドラム回転方
向と逆方向（カウンタ方向）に向けて先端部の被膜層を
ブレードの弾性により感光体ドラム面に押し当て接触さ
せてある。

【０００６】この帯電部材１０に対して電源３より電圧
を印加することにより回転感光体ドラム１面が接触方式
で帯電処理される。感光体ドラム１の周囲や近傍には露
光手段・現像手段・転写手段等の作像プロセス機器が配
設されて電子写真装置が構成されているが、それらは図
には省略した。

【０００７】帯電部材１０に対する印加電圧は直流電圧
のみでもよいが、振動電圧（時間と共に電圧値が周期的
に変化する電圧）を印加することで帯電を均一に行なわ
せることができる（特開昭６３−１４９６６８号公報
等）。例えば、直流電圧を印加したときの被帯電体の帯
電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧
Ｖａｃに直流電圧Ｖｄｃを重畳した振動電圧を印加する
ことにより被帯電体の帯電を均す効果があり、均一な帯
電を実行することができる。振動電圧の波形としては正
弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でもよい。交
流電圧は直流電源を周期的にオン−オフすることによっ
て形成された矩形波の電圧を含む。交流電圧のみを印加
することで被帯電体の除電処理がなされる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】振動電圧を印加するも
のでは、被帯電体の帯電を均す効果は、被帯電体１と帯
電部材（電極）１０との離間部（間隔部）の部分が多い
ほどその効果が大きいことが確認されている。

【０００９】前述の帯電ブレード１０の場合は被帯電体
としての感光体ドラム１との接触面（当接面）つまり帯
電領域が全て電極層であるため離間部が１ケ所しかな
く、このために帯電を均す効果が十分に発揮できず帯電
不良を起こしやすい。

【００１０】また振動電圧の交流成分のために帯電部材
が振動して「帯電音」と呼ばれる振動音が発生する。前
述の帯電ブレード１０の場合は帯電領域Ｎすべてが電極
層であるために、感光体ドラムと接触している電極の面
積が広い。このため発生帯電音が非常に大きく不快感を
与えるなどの問題を有している。帯電音の発生の問題は
帯電部材がローラ形やロッド形等であっても同様であ
る。

【００１１】そこで本発明の目的は、安定した均一帯電
特性を持つ接触式帯電装置を提供することにある。

【００１２】また、帯電時における帯電音が静かである
接触式帯電装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする接触式帯電装置である。

【００１４】（１）被帯電体を帯電するために被帯電体
に接触する帯電部材であって、電圧が印加される電極層
と、被帯電体と接触する表面に設けられた被膜材と、を
備える帯電部材を有する接触式帯電装置において、帯電
部材と被帯電体との接触部分での電極層の総表面積が、
帯電部材と被帯電体との接触面積よりも狭いことを特徴
とする接触式帯電装置。

【００１５】（２）電極層は複数本の電極からなり、被
帯電体上の任意の点が帯電部材と被帯電体の接触面を通
過する際に２本以上の電極を横切る関係のパターン構成
であることを特徴とする（１）記載の接触式帯電装置。

【００１６】（３）電極層に対する印加電圧が振動電圧
であることを特徴とする（１）または（２）に記載の接
触式帯電装置。

【００１７】（４）振動電圧が交流電圧と直流電圧の重
畳電圧であることを特徴とする（３）記載の接触式帯電
装置。

【００１８】（５）被帯電体が画像形成装置の感光体・
誘電体等の回転像担持体であることを特徴とする（１）
乃至（４）の何れかに記載の接触式帯電装置。

【００１９】（６）帯電部材は、被帯電体の回転方向の
接線方向と略平行に固定化支持させることにより被帯電
体回転面における被帯電体との接触面が固定されて被帯
電体面に接触しており、電極層を支持する部材は、ＳＲ
ＩＳ０１０１により規定される硬度にて５〜７５゜の
硬度を有する弾性体であることを特徴とする（１）乃至
（５）の何れかに記載の接触式帯電装置。

【００２０】

【作用】．帯電部材と被帯電体との接触部の接触面積内の電極
層の総表面積を帯電部材と被帯電体との接触部面積より
も狭くする、好ましくは、帯電部材と被帯電体との接触
部の被帯電体回転方向の幅をＬ（ｍｍ）としたとき、電
極層の電極線幅（被帯電対回転方向の幅）が、Ｌ（ｍｍ）＞電極線幅（ｍｍ）≧Ｌ×（１／５０）（ｍｍ）の関係にすることで、帯電領域内における電極層の表面
の総面積が狭くなり発生帯電音を静かにさせることがで
きる。

【００２１】電極線幅がＬ（ｍｍ）より太いと帯電音が
大きくなり好ましくない。またＬ×（１／５０）（ｍ
ｍ）より細い場合、電極層に電圧を印加した際に電極層
に大きな負荷がかかり耐久性が悪化するので好ましくな
い。

【００２２】．帯電部材の帯電性は前述したように離
間部の部分が多いほどその効果が大きく、さらに電極に
電圧を印加した場合にその電極の周囲が離間部になると
いうことが確認されている。

【００２３】そこで、電極層は複数本の電極からなり、
被帯電体上の任意の点が帯電部材と被帯電体の接触部を
通過する際に２本以上の電極を横切る関係のパターン構
成とすることで離間部の部分が増すので安定した均一帯
電性が得られる。

【００２４】．帯電部材は被帯電体との接触面が一様
な被膜材により被膜されており、電極層の外側を覆う被
膜層を有し、電極層は該被膜層を介して被帯電体に対向
させることで、電極層と被帯電体との相互の直接接触に
よる摩耗・損傷を防止することができると共に、該被膜
層を１×１０⁵ 〜５×１０⁸ Ωの抵抗値とすることで、
被帯電体面にピンホール・損傷部等の低耐圧欠陥部が存
在しているときに電極層からその欠陥部への帯電電流の
集中リーク現象による帯電不良の発生を防止することが
できる。

【００２５】．帯電部材を被帯電体の回転方向の接線
方向と略平行に固定化支持して被帯電体回転面における
被帯電体との接触面を固定化して被帯電体面に接触させ
ることで、帯電領域を容易に広く保つことができ、その
ために安定した帯電特性を保つことができる。さらに帯
電領域を均一に保つための当接精度を高める必要がなく
なる。

【００２６】．帯電部材の電極層支持部材としての弾
性体はその弾性により電極層を被帯電体に対して均一に
当接させる、或いは電極層を被膜層を介して均一に当接
させる作用と、電極層に印加された振動電圧による帯電
部材の振動を吸収して帯電音を低減させる作用をする。

【００２７】この弾性体の硬度をＳＲＩＳ０１０１の
硬度にて５〜７５°としたのは、電極層を被帯電体に均
一に当接させるために必要な特性であり、硬度が５°以
下では弾性体に「ヘタリ」が発生し好ましくない。また
硬度が７５°以上では帯電部材と被帯電体との当接部に
おける被帯電体の微小な凹凸に追従できなくなり、帯電
不良が発生し好ましくない。

【００２８】

【実施例】図１は本発明に従う接触式帯電装置の構成模
型図である。

【００２９】１は被帯電体としての、例えば感光体ドラ
ムである。５は帯電部材であり、電極層支持体としての
弾性層５ｃと、電極層５ｂと、被膜層５ａのこの順の積
層体である。被膜層５ａ側が感光体ドラム１に対する接
触面側である。

【００３０】該帯電部材を感光体ドラム１の回転方向の
接線方向と略平行にして不動の支持部材１２に弾性層５
ｃ側を固定化支持し感光体ドラム回転面における該ドラ
ムとの接触面を固定してドラム面に弾性層５ｃの弾性特
性により押圧接触させてある。Ｌは帯電部材５と感光体
ドラム１との接触部又はその接触部幅、もしくは帯電部
分を示す。

【００３１】電極層５ｂに対して電源３から電圧がかけ
られ、被膜層５ａを介して感光体にバイアスが印加され
て感光体の帯電が行なわれる。

【００３２】（１）弾性層５ｃ例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、
１．２−ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴ
ム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エ
チレン−プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレ
ンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫
化ゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなど
が使用できる。

【００３３】前記作用の項ので説明したように、その
硬度はＳＲＩＳ０１０１にて５°〜７５°のものを用
いる。またこの弾性層５ｃは電極層５ｂを支持している
ため難燃性であることが好ましい。

【００３４】（２）電極層５ｂ電極層５ｂは帯電部分Ｌにおける当接状態の安定性か
ら、非金属で、常温で柔軟性を有するものが好ましく用
いられる。例えば有機物質に導電性顔料を添加して抵抗
値を１×１０³ Ω以下とした材料が良い。なお、本発明
における抵抗値の測定はＪＩＳＫ−６９１１法に従い
行った。

【００３５】その有機物質は、例えば、ポリアミド、ポ
リイミド、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、シリ
コン、ポリエステルなどの樹脂が挙げられる。そして後
述する被膜層５ａとの接着性より被膜層５ａと同種の樹
脂が好ましい。

【００３６】導電性顔料としてはカーボンブラック、カ
ーボングラファイト、酸化亜鉛、酸化チタン、金属粒子
などが挙げられる。

【００３７】電極層５ｂとしてこれら有機物質中に導電
性顔料を分散した構成とするのは弾性層５ｃの弾性変形
を阻害しないためであり、金属薄膜で電極層５ｂを構成
した場合、感光体の微小な凹凸に追従できず、帯電不良
が発生しやすくなり、これを改善するために当接圧を上
げると感光体ドラムの回転トルクが上昇し好ましくな
い。

【００３８】また、前記作用の項ので説明したよう
に、帯電部材５と感光体ドラム１との接触部Ｌの接触面
積内の電極層５ｂの総表面積を上記接触部Ｌの面積より
も狭くすることで、帯電音が低減化される。

【００３９】また、前記作用の項ので説明したよう
に、電極層５ｂは複数本の電極からなり、感光体ドラム
１上の任意の点が帯電部材５と感光体ドラム１の接触部
Ｌを通過する際に２本以上の電極を横切る関係のパター
ン構成とすることで均一帯電性が向上する。

【００４０】そのような電極パターンの具体例を図２、
図３に示した。５１は複数本の個々の電極線である。５
ｄはそれ等の電極線５１に共通の給電端子を示し、この
端子に電圧印加がなされる。

【００４１】（３）被膜層５ａ被膜層材料としては帯電部分Ｌにおける当接状態の安定
性及び感光体の損耗より常温で柔軟性、滑性などを有す
る材料が好ましく用いられる。

【００４２】例えばポリアミド、ポリイミド、ポリウレ
タン、ポリビニルアルコール、テフロン、シリコン、ポ
リエステルなどが挙げられる。

【００４３】抵抗値を調整するために導電性の顔料を適
宜添加してもよい。導電性顔料としてはカーボンブラッ
ク、酸化亜鉛、酸化チタン、金属粒子などが挙げられ
る。

【００４４】本発明における被膜層５ａの抵抗値として
は、１×１０⁵〜５×１０⁸ Ωの範囲である。抵抗値は
図４に示したように電極層５ｂをアースにし、被膜層５
ａ上に直流電圧（２５０Ｖ）を印加したφ１のプローブ
６を押し当て抵抗を測定する。７は直流電源、８は電流
計である。つまり、電極層５ｂの抵抗が被膜層５ｃの抵
抗に比べて十分低いために図４のような測定法による抵
抗値は、被膜層５ａにより決定される。

【００４５】被膜層５ａの抵抗値が１×１０⁵ Ω以下で
は感光体１に損傷などが発生した場合、耐圧が出せず好
ましくない。また５×１０⁸ Ω以上では電流が流れず帯
電不良が発生し好ましくない。

【００４６】さらに被膜層５ａの厚みとしては、５〜５
００μｍである事が好ましく、５μｍ以下であると感光
体上に欠陥が発生した場合に、印加バイアスが被膜層５
ａに集中する事による絶縁破壊が発生し好ましくない。
また、５００μｍ以上であると弾性層５ｃの弾性変形を
阻害し好ましくない。

【００４７】（４）帯電部材５の製造法帯電部材５の製造法としては、例えば、弾性層５ｃ上に
電極層５ｂを塗布、印刷などにより形成し、その上に被
膜層５ａを塗布、印刷などにより形成することで製造で
きる。

【００４８】層状構造を形成させるためには、塗布・印
刷などした材料を弾性層５ｃ上において硬化させる方
法、予め各層５ｃ・５ｂ・５ａの薄膜を作成しておき、
それを順次に接着積層していく方法などがある。

【００４９】各層５ｃ・５ｂ・５ａを接着していく場
合、電極層５ｂ−被膜層５ａの層間に用いられる接着剤
の抵抗値は被膜層５ａの抵抗値として計測されるため、
電極層５ｂと同等の抵抗値である必要がある。この場
合、接着層が当接部分Ｌの全面に存在していると、電極
層５ｂにパターンを形成させた意味がなくなるため、接
着層を電極パターン５１に準え作成するかもしくは被膜
層５ａを電極パターン５１に準え作成する必要がある。

【００５０】この他の作成方法としては、例えば、被膜
層５ａの薄膜を作成しておき、その上に電極層５ｂを形
成させ、それを弾性層５ｃに接着させる方法などが挙げ
られる。この場合は、接着層は抵抗に関与しておらず、
抵抗値・塗布領域共に規定する必要はない。

【００５１】（５）実効試験本発明に従う下記ａ）〜ｇ）のＡ〜Ｇ７種の帯電部材を
作成し、それぞれキャノン社製複写機ＦＣ−２のプロセ
スカートリッジの感光体ドラム一次帯電手段の帯電部材
として前述図１と同要領で取り付けて実機に使用し、下
記１）の帯電性能試験、及び２）の帯電音試験を行い、
その結果を表１にまとめた。

【００５２】帯電部材は感光体ドラムとの当接面、つま
り帯電領域幅Ｌが５ｍｍ以上存在するように当接部を調
整して配設した。その帯電部材の電極層に直流電圧７０
０Ｖ、交流電圧２４００Ｖ、周波数３５０Ｈｚのバイア
スを印加して帯電性能及び帯電音の評価を行った。

【００５３】比較例として下記ｈ）の帯電部材Ｈを作成
し、同様の試験を行ない、その結果を表１に合わせて記
載した。

【００５４】ａ）帯電部材ＡＳＲＩＳ０１０１硬度が２０°の発砲ウレタンを弾性
層５ｃとして用い、２液硬化型ウレタン樹脂中に導電性
グラファイトを添加して導電塗料とした電極材を用い、
これをスクリーン印刷法により弾性層５ｃ面に電極層５
ｂとして印刷形成する。印刷後の電極層５ｂは８０℃、
３０分間加熱架橋処理した。

【００５５】この際、電極層５ｂの印刷パターンは、図
２のように個々の電極線５１の電極線幅１ｍｍ、線間１ｍｍの複数本の並行電極線５１からなり、感光体ドラム１の
回転方向に対して垂直なパターンにした。

【００５６】弾性層５ｃを、電極層パターンと平行に長
さ２５０ｍｍ、電極層パターンと垂直に１２ｍｍの大き
さに抜き型により切り出し、長手方向の端部に電極材を
用いて給電端子５ｄを取り付ける。

【００５７】被膜材として２液硬化型ウレタン（１００
重量部）に、導電性の酸化チタン（１８０重量部）を添
加して抵抗を調整した塗料を用いて、シルク印刷法によ
り電極層５ｂ上に３０μｍの被膜層５ａを形成させ、８
０℃、３０分間加熱架橋させる。

【００５８】ｂ）帯電部材Ｂ帯電部材Ａにおいて、電極層５ｂの印刷パターンを、電極線幅０．５ｍｍ、線間０．５ｍｍに変更、他は帯電部材Ａと同様の帯電部材。

【００５９】ｃ）帯電部材Ｃ帯電部材Ａにおいて、電極層５ｂの印刷パターンを、電極線幅０．５ｍｍ、線間１ｍｍに変更、他は帯電部材Ａと同様の帯電部材。

【００６０】ｄ）帯電部材Ｄ帯電部材Ａにおいて、電極層５ｂの印刷パターンを、電極線幅０．５ｍｍ、線間１．５ｍｍに変更、他は帯電部材Ａと同様の帯電部材。

【００６１】ｅ）帯電部材Ｅ帯電部材Ａにおいて、電極層５ｂの印刷パターンを、電極線幅０．３ｍｍ、線間０．５ｍｍに変更、他は帯電部材Ａと同様の帯電部材。

【００６２】ｆ）帯電部材Ｆ帯電部材Ａにおいて、電極層５ｂの印刷パターンを、電極線幅０．３ｍｍ、線間１ｍｍに変更、他は帯電部材Ａと同様の帯電部材。

【００６３】ｇ）帯電部材Ｇ帯電部材Ａにおいて、電極層５ｂの印刷パターンを、電極線幅０．３ｍｍ、線間１．５ｍｍに変更、他は帯電部材Ａと同様の帯電部材。

【００６４】ｈ）帯電部材Ｈ（比較例）電極層５ｂの印刷パターンを、電極線幅を帯電領域の感
光体ドラムの回転方向の幅よりも広くした。その他は帯
電部材Ａと同様の構成である。

【００６５】１）帯電性能帯電性能は、電位の収束性により評価を行った。感光体
ドラムを除電した後、帯電部材の電極層５ｂに前記のバ
イアスを印加して感光体を継続して帯電させ、感光体の
表面電位を表面電位計により測定する。評価は、感光体
５周目と１周目の電位の差により行った。

【００６６】評価◎：差の絶対値が５Ｖ以内評価○：差の絶対値が５〜１０Ｖ以内評価△：差の絶対値が１０〜２０Ｖ以内評価×：差の絶対値が２０Ｖ以上２）帯電音帯電部材を取りつけた複写機を無響室にセットし、帯電
実行時に於ける騒音を測定した。測定は、ＩＳＯ７７
７９の６項に従い行った。

【００６７】

【表１】帯電部材Ａと、比較例の帯電部材Ｈとの試験結果より、
帯電領域の面積が同じ場合、帯電領域内に存在する電極
５１の本数が増せば離間部の部分が増し帯電性が良くな
り、電極の総表面積が狭くなれば、帯電音が小さくなる
事が分かる。

【００６８】帯電部材Ｂ・Ｃ・Ｄの試験結果より、帯電
領域の面積が同じで電極線幅を一定にし線間のピッチを
変えた場合、帯電性はピッチの幅の狭い、つまり帯電領
域内に存在する離間部の部分が多い帯電部材Ｂが好まし
く、帯電音については、ピッチ幅の広い方が電極の表面
層面積が狭くなる事から、帯電部材Ｄの形態が帯電音は
静かである事が分かる。

【００６９】帯電部材Ｂと同Ｅ、帯電部材Ｃと同Ｆ、帯
電部材Ｄと同Ｇの試験結果より、帯電領域の面積が同じ
で線間のピッチ幅を一定にして電極線幅を狭くした場
合、帯電領域内に存在する離間部の部分が増すので帯電
性は良くなり、帯電音については、電極の総表面積が狭
くなるので静かになっている事が分かる。

【００７０】

【発明の効果】以上のように本発明に依れば、接触式帯
電装置として安定した均一帯電特性があり、帯電部材に
振動電圧を印加して帯電を実行した場合も発生帯電音が
静かであるものを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う接触式帯電装置の構成模式図

【図２】電極層のパターン例（そのｌ）

【図３】電極層のパターン例（その２）

【図４】被膜層の抵抗値測定要領図

【図５】接触式帯電装置の従来例としてのブレード式
装置の概略図

【符号の説明】

１被帯電体としての感光体ドラム３バイアス印加電源５帯電部材５ｃ弾性層（電極層支持部材）５ｂ電極層５ａ被膜層６プローブ７直流電源８電流計１０帯電ブレード１１ブレード支持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤正弘東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者月田辰一東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭57−67951（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/02 101

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体を帯電するために被帯電体に接
触する帯電部材であって、電圧が印加される電極層と、
被帯電体と接触する表面に設けられた被膜材と、を備え
る帯電部材を有する接触式帯電装置において、帯電部材と被帯電体との接触部分での電極層の総表面積
が、帯電部材と被帯電体との接触面積よりも狭いことを
特徴とする接触式帯電装置。
【請求項２】電極層は複数本の電極からなり、被帯電
体上の任意の点が帯電部材と被帯電体の接触面を通過す
る際に２本以上の電極を横切る関係のパターン構成であ
ることを特徴とする請求項１記載の接触式帯電装置。
【請求項３】電極層に対する印加電圧が振動電圧であ
ることを特徴とする請求項１または同２の何れかに記載
の接触式帯電装置。
【請求項４】振動電圧が交流電圧と直流電圧の重畳電
圧であることを特徴とする請求項３記載の接触式帯電装
置。
【請求項５】被帯電体が画像形成装置の感光体・誘電
体等の回転像担持体であることを特徴とする請求項１乃
至同４の何れかに記載の接触式帯電装置。
【請求項６】帯電部材は、被帯電体の回転方向の接線
方向と略平行に固定化支持させることにより被帯電体回
転面における被帯電体との接触面が固定されて被帯電体
面に接触しており、電極層を支持する部材は、ＳＲＩＳ
０１０１により規定される硬度にて５〜７５゜の硬度
を有する弾性体であることを特徴とする請求項１乃至同
５の何れかに記載の接触式帯電装置。