JP2949785B2 - 帯電装置 - Google Patents

帯電装置

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Description

【発明の詳細な説明】 (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て被帯電体
面を帯電処理(除電処理を含む)する接触式の帯電装置
に関する。
(従来の技術) 例えば、電子写真装置(複写機・レーザービームプリ
ンタ・画像表示装置など)・静電記録装置等の画像形成
装置に於て、感光体・誘電体等の被帯電体としての像担
持体面を帯電処理する手段機器としては従来よりコロナ
放電装置(コロナチャージャー)が広く利用されてい
る。
コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面を所定の電
位に均一に帯電処理する手段として有効である。しか
し、高圧電源を必要とする、帯電効率が悪い、構造が大
型・複雑でコスト高になる、コロナ放電により好ましく
ないオゾンが比較的多く発生する、放電ワイヤの汚れや
切断が生じる、などの問題点を有している。
このようなコロナ放電装置に対して電圧を印加した帯
電部材を被帯電体に接触させて被帯電体面を帯電処理す
る接触帯電手段があり、電源の低圧化が図れ、構造も簡
単でワイヤの切断もなく、オゾンの発生をみても極々微
量である等の長所を有していることから、例えば画像形
成装置において感光体・誘電体等の像担持体、その他の
被帯電体面を帯電処理する、コロナ放電装置に代わる手
段として注目され、その実用化研究が進められている
(特開昭57−178267・56−104351・58−40566・58−139
156・58−150975号公報等)。
第4図(A)・(B)は帯電部材として回転ローラ体
(以下、帯電ローラと記す)を用いた接触帯電装置例を
示している。(A)図は側面図、(B)は一部切り欠き
正面図である。
101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)とする。こ
の感光体ドラムは矢印の時計方向に所定のプロセススピ
ード(周束度)で回転駆動される。
102は帯電ローラであり、導電性芯金102aと、その外
周に一体に形成した体積固有抵抗の低い導電性ゴムロー
ラ部102b(導電性弾性体層)と、そのローラ部の外周に
形成した高抵抗表面被覆層(高抵抗層)102cとからな
る。そして芯金102aの両端部を導電性軸受103で回転自
由に軸受保持させてローラ長手を感光体ドラム101の母
線方向に略並行にして感光体ドラム面に接触させ、ロー
ラ両端側の103を夫々導電性加圧バネ104で感光体ドラム
方向へ移動付勢することで帯電ローラ102を感光体ドラ
ム101に所定の加圧力Fをもって該ローラの導電性ゴム
ローラ部102b・表面被覆層102cの弾性(可撓性、圧縮弾
性)に抗して当接させてある。Nは帯電ローラ102と感
光ドラム101との当接ニップ部を示す。この帯電ローラ1
02は本例の場合は感光体ドラム101の回転駆動に伴ない
従動回転する。
なお、被帯電体面と帯電部材との相対移動速度とは帯
電部材が回転するローラであるときは被帯電体面とロー
ラの回転中心との相対移動速度であり、本例の場合は被
帯電体たる回転駆動感光体はドラム101の面移動速度
(プロセススピード)が従動回転帯電ローラ102との相
対移動速度である。
105は帯電ローラ102に対してバイアス電圧を印加する
電源であり、この電源105により帯電ローラ102に対して
導電性加圧バネ104・導電性芯金102aを介して、例えば
1〜2KV程度の直流電圧VDC、或いは直流電圧と、直流電
圧を帯電ローラに印加したときの被帯電体としての感光
体の帯電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有する振
動電圧(交流電圧等、時間とともに電圧値が周期的に変
化する電圧)VACとの所定の重畳電圧VDC+VAC等のバイ
アス電圧が印加される。
これにより回転駆動されている感光体ドラム101の周
面が所定の極性・電位で接触帯電処理される。
Aは有効帯電幅を示している。帯電ローラ102の高低
抗表面被覆層102cはこれを設けることにより、被帯電体
101面のピンホール・傷等の表面欠陥による電源リーク
を防止する。
(発明が解決しようとする問題点) 帯電部材としての帯電ローラ102は被帯電体としての
感光体ドラム101面に対してローラの全長各部が所定の
均一な圧力で当接して両者102・101間の当接ニップ部N
の幅(当接幅)はニップ部Nの長手各部が実質的に所要
の均等幅であることが感光ドラム101面の有効帯電幅A
領域の各部において均一な帯電を実行させる上で重要で
ある。
ところが弾性を有する帯電ローラ102の両端部におい
ては、感光体ドラムに対する押圧力が感光体ドラム面と
水平方向に逃げるために、該ローラ両端部における感光
体ドラム面に対する当接力がローラ中央部に比べて小さ
くなり必要な当接幅が得られず、その結果、感光体ドラ
ム面の有効帯電幅A領域内の、帯電ローラ両端部に対応
する面部分の帯電電圧が小さくなり、帯電ムラの発生を
みやすい傾向がある。
このような当接圧・ニップ幅の不均一分布は帯電ロー
ラ102の弾性が比較的大きいものである場合に顕著であ
る。
上記のような問題点は第5図(A)・(B)に示した
ように帯電部材として弾性を有する、非回転のロッド状
又は横長パッド状の部材102Aを用い、これを加圧バネ10
4で被帯電体としての感光ドラム101方向へ加圧付勢して
該帯電部材を感光ドラム101に当接させる構造の場合で
も同様である。
本発明は、被帯電体と接触帯電部材との当接ニップ部
が所定の加圧力下においてその長手中央部も両端側部も
ニップ部長手に層各部が幅及び圧接力とともに略均一化
するように工夫して上記のような問題点を解消した、こ
の種の接触式の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) 本発明は下記の構成を特徴とする接触式の帯電装置で
ある。
(1)帯電部材を被帯電体面に圧接させて相対移動させ
ることにより被帯電体面を帯電処理する接触式の帯電装
置であり、 該帯電部材は、弾性を有し、被帯電体面との相対移動
方向に直交する方向を帯電部材長手としたとき、被帯電
体との当接面が被帯電体に非接触の自由状態において長
手中央部から両端部側へ向うに従い上り傾斜面となって
いる ことを特徴とする帯電装置。
(2)帯電部材は、長手中央部から両端部に行くにつれ
て連続的に外径が大きくなっている逆クラウン形状の、
弾性を有するローラ体であることを特徴とする(1)項
に記載の帯電装置。
(3)ローラ端部の外径R2がローラ中央部の外径R1より
も1%以上、10%以下の範囲で大きいことを特徴とする
(2)項に記載の帯電装置。
(4)帯電部材は、被帯電体に非接触の自由状態におい
て被帯電体との当接面を帯電部材の長手中央部から両端
部側へ向うに従い上り傾斜面とした非回転のロッド状も
しくは横長パッド状の部材であることを特徴する(1)
項に記載の帯電装置。
(作 用) 即ち、被帯電体面に圧接させる弾性を有する帯電部材
について、被帯電体に非接触の無負荷の状態において、
被帯電体との当接面が帯電部材の長手中央部から両端部
側へ向うに従い上り傾斜面となっているようにし、この
帯電部材を被帯電体面に弾性に抗して加圧当接させる
と、該帯電部材の被帯電体面に対する加圧に伴なう圧縮
度合が帯電部材長手に関して中央部から両端部へ向うに
従って徐々に大きくなり、その結果、該帯電部材と被帯
電体との圧接ニップ部はその長手に沿う各部に関してニ
ップ幅と圧接力がほぼ均一化される。
つまり、従来装置の場合の圧接ニップ部についてその
長手両端部側が中央部に比べてニップ幅・圧接力が小さ
くなる状態が生じるのが是正され、圧接ニップ部の長手
中央部と両端部とでニップ幅・圧接力ともほぼ等しい状
態を作り出すことができるのである。
このため有効帯電幅全領域について実質的にムラのな
い均一帯電をさせることが可能となる。
(実施例) a.100℃におけるムーニー粘度20のEPDM ‥‥100重量部 b.導電性カーボン ‥‥10重量部 を充分混合してEPDMコンパウンドを作成した。
c.このEPDMコンパウンド ‥‥50重量部 d.シリコーンゴム(KE−931U信越化学工業(株)製) ‥‥100重量部 e.ジクミルパーオキサイド ‥‥3重量部 を混合し、シリコーン系ゴムを調整した。
芯金2a(第1図(A)・(B))として直径6mmのス
テンレス丸棒を用い、この芯金2aに対して同心に上記の
シリコーン系ゴムを用いてトランスファー成形で160℃
・10分加硫して長さ225mm、中央部外径12mm、両端部外
径13mmの逆クラウン形状の導電性ゴムローラ部2bを成形
した。
この導電性ゴムローラ部2bの長手に沿う各部の抵抗
を、第2図示のようにローラ部外周に幅10mmのアルミ箔
50を密着させて巻き付け、芯金2aとアルミ箔50間に250V
の電圧を印加してテスター51(HIOKI3116DEGITAL M Ω
Hi TESTTER)で測定したところ、体積抵抗率が9×106
〜2.5×107の範囲の安定なものであった。
その後この導電性ゴムローラ部2bの外面に、メチロー
ル化ナイロンにカーボンを3%分散させた塗料を膜厚30
μmになるようにコーティングして高抵抗表面被覆層2c
を形成して逆クラウン形状の帯電ローラ2を作製した。
この帯電ローラ2をレーザビームプリンタ(LBP8−I
I、キヤノン社製)に用いるプロセスカートリッジの1
次帯電器位置に配置し、感光体ドラムに対して当接総圧
1000gにて当接させた。
該帯電ローラ2の芯金部2aに VDC=−700V IAC=120μA f=1000HZ のバイアスを印加して感光体ドラム面の1次帯電を行な
わせてプリントを実行させ、出力画像を観察したとこ
ろ、帯電ムラやリークによる画像不良、及び斑点状の黒
点による画像不良とも発生せず、良好な画像が安定に出
力された。
帯電部材としての帯電ローラ2は前記したように逆ク
ラウン形状のもので、即ち長手中央部から両端部側へ向
かうに従い上り傾斜面となっていて、これを被帯電体と
しての感光ドラム面に弾性に抗して加圧当接させてある
から、前述(作用)の項で述べたように、帯電ローラ2
と感光体ドラムとの圧接ニップ部はその長手に沿う各部
に関してニップ幅と圧接力がほぼ均一化され、その結
果、有効帯電全領域について実質的にムラのない均一帯
電を実行できたためである。
帯電ローラ2の逆クラウン形状の程度は、ローラ端部
の外径R2がローラ中央部の外径R1よりも1%以上、10%
以下の範囲にするのがよい。1%よりも小さいとストレ
ート形状のローラに近くなってローラ両端側の被帯電体
面に対する当接圧の増強効果が小さく、10%よりも大き
いと逆にローラ両端側の当接圧がローラ中央部よりも大
きくなってローラ長手に沿う当接圧分布・ニップ幅にア
ンバランスを生じさせる。
比較例 導電性ゴムローラ部2bについてその長手各部の外径を
12mmとしたストレート形状に成形し、それ以外は上記の
実施例における帯電ローラと同様の要領で比較帯電ロー
ラを作製した。なお、このローラの導電性ゴムローラ部
2bの長手に沿う各部の抵抗は 7.5×106〜1.2×107 の範囲で安定であった。
この比較例のストレート形状の帯電ローラを実施例で
用いたレーザービームプリンタに装着して実施例と同様
にプリントを実行させて出力画像を観察した。
この帯電ローラの場合はローラ両端部に対応するとこ
ろに斑点状の黒点の発生がみられた。
前述第5図例のような非回転のロッド状又は横長パッ
ド状の帯電部材についても第3図(A)・(B)に示し
た帯電部材2Aのように、被帯電体との当接面が被帯電体
に非接触の自由状態において長手中央部から両端部側へ
向うに従い上り傾斜面となした形態とすることにより前
述の逆クラウン形状にした帯電ローラ2と同様の作用・
効果を得ることができる。
なお、本発明又は実施例の特徴構成を明瞭化するため
に第1図・第3図の帯電ローラ2・帯電部材2Aは各構成
部材2a・2b・2cの長さ寸法・径・厚さ・カーブ等の寸法
比は現物と対応させず誇張して描いたものである。
(発明の効果) 以上のように本発明に依れば、接触帯電装置について
被帯電体と帯電部材との接触ニップ部が適度の加圧力下
において長手中央部も両端側部もニップ部長手に沿う各
部が幅及び圧接力ともに略均一化され、それ等の不均一
による帯電ムラの発生を解消することが可能となるもの
で、所期の目的がよく達成される。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明に従う帯電ローラ(逆クラウン形
状)の無負荷状態のときの一部切欠き正面図、同図
(B)はその中央横断面図。 第2図は導電性ゴムローラ部の抵抗測定要領をしめす
図。 第3図(A)は非回転のロッド状又は横長パッド状の帯
電部材の無負荷状態のときの一部切欠き正面図、同図
(B)はその中央横断面図。 第4図(A)は従来の帯電ローラ式接触帯電装置の側面
図、同図(B)はその一部切欠き正面図。 第5図(A)は帯電部材が非回転のロッド状又は横長パ
ッド状部である場合の帯電装置の側面図、同図(B)は
その一部切欠き正面図。 1・101は被帯電体としての感光ドラム、2・2A・102・
102Aは接触帯電部材としての帯電ローラ、又はロッド状
もしくは横長パッド部材、105はバイアス印加電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 15/02 G03G 15/16 G03G 15/08 501 G03G 21/06 F16C 13/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】帯電部材を被帯電体面に圧接させて相対移
    動させることにより被帯電体面を帯電処理する接触式の
    帯電装置であり、 該帯電部材は、弾性を有し、被帯電体面との相対移動方
    向に直交する方向を帯電部材長手としたとき、被帯電体
    との当接面が被帯電体に非接触の自由状態において長手
    中央部から両端部側へ向うに従い上り傾斜面となってい
    る ことを特徴とする帯電装置。
  2. 【請求項2】帯電部材は、長手中央部から両端部に行く
    につれて連続的に外径が大きくなっている逆クラウン形
    状の、弾性を有するローラ体であることを特徴とする請
    求項1記載の帯電装置。
  3. 【請求項3】ローラ端部の外径R2がローラ中央部の外径
    R1よりも1%以上、10%以下の範囲で大きいことを特徴
    とする請求項2記載の帯電装置。
  4. 【請求項4】帯電部材は、被帯電体に非接触の自由状態
    において被帯電体との当接面を帯電部材の長手中央部か
    ら両端部側へ向うに従い上り傾斜面とした非回転のロッ
    ド状もしくは横長パッド状の部材であることを特徴する
    請求項1記載の帯電装置。
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