JP3036957B2

JP3036957B2 - 接触帯電装置

Info

Publication number: JP3036957B2
Application number: JP4084952A
Authority: JP
Inventors: 秀幸矢野; 晴美久郷; 順治荒矢; 浩樹木須
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 2000-04-24
Anticipated expiration: 2015-04-24
Also published as: JPH05249805A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被帯電体に接触して該
被帯電体を帯電する接触帯電装置に係り、詳しくは、該
接触に伴って発生する帯電音を低減すると共に前記被帯
電体の均一帯電が可能な帯電部材の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、電子写真方式の画像形成装置にお
いて感光ドラムの帯電に用いる接触帯電装置は、種々提
案されている。かかる接触帯電装置は、非接触式のコロ
ナ帯電装置に比べて、低電力、かつ、オゾンの発生が少
ないという利点を有している。

【０００３】図１４に、その一例として、帯電安定性に
富むローラ型の帯電部材（以下、“帯電ローラ”とす
る）を用いた複写装置の構成を模式的に示す。

【０００４】この形式の複写装置は、回転自在に軸支さ
れ矢印Ａの方向に回転駆動される感光ドラム（ＯＰＣ）
１を備えており、その周りには、順に、感光ドラム１を
一様に帯電する接触帯電装置Ｃ、原稿画像に対応した像
露光を施すことにより前記感光ドラム１の表面に静電潜
像を形成する露光装置５、帯電したトナーを該静電潜像
に付着させることにより感光ドラム１上にトナー像を形
成する現像装置６、該トナー像を転写材Ｐに転写する転
写装置８、前記感光ドラム１の表面に残留したトナーを
除去するクリーニング装置９、などが配設されている。

【０００５】ここで、上述した接触帯電装置Ｃは帯電ロ
ーラ２を備えており、該帯電ローラ２は、その中心に芯
金部２ａを有している。該芯金部２ａは、ステンレス等
の導電性のある材質で作られた直径６ｍｍの円柱形状を
したものであり、装置本体に回動自在に支持されてい
る。また、該芯金部２ａは、接触子３を介して帯電バイ
アス用電源４に接続されており、該芯金部２ａには帯電
バイアスが印加されるようになっている。さらに、該芯
金部２ａの周囲にはローラ部２ｂが形成されており、該
ローラ部２ｂの外周面が感光ドラム１の外周面に当接す
るよう構成されている。ここで、ローラ部２ｂは、ＥＰ
ＤＭ、ＮＢＲ、ウレタン等のゴム材にカーボンブラック
などの導電性物質を分散させて形成されており、前記帯
電バイアスの印加に伴って帯電電流が流れるようになっ
ている。

【０００６】以上構成に基づき、帯電バイアス用電源４
によって帯電バイアスが印加されると、感光ドラム１へ
多量の電荷注入が行われることに基づき、ローラ部２ｂ
と接触している部分近傍の該感光ドラム１の表面が、一
定の電位に帯電される。かかる感光ドラム１は不図示の
駆動手段により回転駆動されるため、該感光ドラム１の
回転駆動に伴って前記ローラ部２ｂも従動回転しなが
ら、該感光ドラム１表面全体についても帯電が行われ
る。また、露光装置５は、該一様に帯電された部分に像
露光を行うため、感光ドラム１の表面には静電潜像が形
成される。該静電潜像は現像装置６により現像されてト
ナー像となり、該トナー像は転写材Ｐ上に転写される。
一方、転写終了後に該感光ドラム１上に残留しているト
ナーは前記クリーニング装置９により除去されて、該感
光ドラム１は次の画像形成が可能な状態となる。

【０００７】なお、前記帯電ローラ２に印加する帯電バ
イアスには、感光ドラム１の帯電電位を均一にするとい
う観点から、直流電圧Ｖ_DC（例えば−７００Ｖ）に交流
電圧Ｖ_AC（例えば周波数が５５０Ｈｚ）を重畳した振動
電圧を印加すると共に該交流電圧Ｖ_ACのピーク間電圧Ｖ
ppを帯電開始電圧Ｖ_THの２倍以上（例えば、２０００Ｖ
のピーク間電圧）としたものが一般的に用いられてい
る。この帯電開始電圧Ｖ_THは、感光ドラム１を帯電する
ために印加しなければならない帯電バイアスの最小電圧
（しきい値）であり、かかる帯電開始電圧Ｖ_TH以上の帯
電バイアスを印加することにより、感光ドラム１と帯電
ローラ２との間に電荷の流れが生じて、その結果、該感
光ドラム１は帯電される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術に
よると、帯電ローラ２には帯電バイアスとしての交流電
圧Ｖ_ACが印加されていたため、該帯電ローラ２自体が感
光ドラム１と接触しながら振動して、その結果、いわゆ
る帯電音が発生していた。また、該帯電音の大きさはピ
ーク間電圧Ｖppの大きさに依存し、かつ、ピーク間電圧
Ｖppは前述したように大きく（例えば、２０００Ｖ）す
る必要があるため、該帯電音はかなり大きいものであっ
た。

【０００９】なお、参考までに、帯電音発生時の帯電ロ
ーラ２の挙動をローラ部２ｂの挙動と芯金部２ａの挙動
とに分けて、それぞれ図１５、図１６に沿って説明す
る。

【００１０】まず、図１５に沿って、ローラ部２ｂの挙
動について説明する。図１５は、感光ドラム１に対する
帯電ローラ２の接触状態を模式的に示した図である。こ
のうち、図１５(a) は交流電圧Ｖ_ACの周期に伴って帯電
ローラ２にプラスの電荷が流れ込みその極性がプラスに
なったときの状態を、(b) は帯電ローラ２の電荷がなく
なったときの状態を、さらに、図１５(c) は極性がマイ
ナスのときの状態を、それぞれ示している。なお、図中
の感光ドラム１は、模式的に平板状のものとして表して
いる。また、感光ドラム１は、接地されたアルミニウム
製の基層１ａの上に感光層（光有機導電剤を塗工したも
の）１ｂが形成された構造をしている。

【００１１】いま、帯電ローラ２の外形が、図１５(a)
の太い実線で示した状態にあるときに、ローラ部２ｂの
表面にプラスの電荷が誘起されると共に感光ドラム１の
基層１ａ側にマイナスの電荷が誘起されると、これらの
電荷は互いに引き合うので、ローラ部２ｂ表面は、感光
ドラム１側に引きつけられて矢印で示すように変形し
て、細い実線の如くなる。

【００１２】ついで、交流電圧Ｖ_ACが逆転を始めると、
ローラ部２ｂのプラス電荷、基層１ａのマイナス電荷は
それぞれ誘起してきた逆極性の電荷によって打ち消され
始める。そして、交流電圧Ｖ_ACがちょうどプラスからマ
イナスに変わるとき（図１５(b) ）には、ローラ部２ｂ
上のプラス電荷と基層１ａ上のマイナス電荷は消滅す
る。したがって、かかる場合には図１５(a) のようにロ
ーラ部２ｂを引きつける力は生じないので、その結果、
ローラ部２ｂの外形は、図１５(b) 中の細い実線で示す
元の形状に戻ることになる。

【００１３】さらに、交流電圧Ｖ_ACがマイナスのピーク
を向かえるときには、図１５(c) に示されるように、ロ
ーラ部２ｂ側にはマイナス、基層１ａ側にはプラスの電
荷が誘起される。したがって、ローラ部２ｂの外形は、
再び太い実線から細い実線のものに変形することにな
る。

【００１４】ローラ部２ｂはこのような変形を繰り返し
て振動をするため、その結果、“帯電音”が発生するも
のと考えられる。なお、交流電圧Ｖ_ACの周波数をｆ、ロ
ーラ部２ｂの振動周波数をＦとすると、交流電圧Ｖ_ACの
１周期の間にローラ部２ｂは２回振動することになるの
で、両者の間には次の関係が成立する。

【００１５】２ｆ（Ｈｚ）＝Ｆ（ｃ／ｓ）次に、図１６に沿って、芯金部２ａの挙動について説明
する。

【００１６】図１６(a) は、帯電ローラ２に電荷が誘起
されていない状態を、図１６(b) は、帯電ローラ２に電
荷が誘起されているときの状態をそれぞれ示している。
図中、距離ｔ₁ 及びｔ₂ は、芯金部２ａの中心から感光
ドラム１の表面までの距離を示している。図に示すよう
に、芯金部２ａは、該芯金部２ａに誘起される電荷に応
じて、感光ドラム１の表面までの距離（ｔ₁ 、ｔ₂ ）を
変化させ、該芯金部２ａは振動する。そして、図１６
(b) の状態では、該芯金部２ａはローラ部２ｂの内側か
ら感光ドラム１の表面を叩くことになり、それに伴って
発生する帯電音は大きなものとなる。

【００１７】ところで、このようにして発生する帯電音
を低減する方法の一つとして、ローラ部２ｂに低硬度の
もの（Asker C 硬度計でローラ硬度３５°以内）を用い
る方法がある。

【００１８】かかる方法によれば、ローラ部２ｂと感光
ドラム１との間で発生する帯電音（図１５のもの）、及
び、芯金部２ａが感光ドラム１の表面を叩くことにより
発生する帯電音（図１６のもの）、の双方を低減できる
が、種々の問題がある。

【００１９】以下、ローラ部２ｂに、スポンジローラ、
又は低硬度ゴム（ＥＰＤＭ、ＢＲ、ＩＲ等のゴム、又
は、それらにオイル等を含浸させたもの）を用いた場合
に生ずる問題を、具体的に説明する。

【００２０】すなわち、スポンジローラを用いた場合には、該スポンジロー
ラが気泡（セル）を含み、該セルがスポンジローラの外
周面にも現れるため、該スポンジローラの外周面（感光
ドラムとの接触面）が平滑でなく、したがって、均一な
帯電ができない。上述したような帯電ローラ２のローラ部２ｂの外周
面には、高抵抗層を形成するのが一般的である。これ
は、かかる高抵抗層を設けないと、感光ドラム１表面の
感光層１ｂにピンホールがあった場合にいわゆるピンホ
ールリークが発生してしまい、均一帯電ができないから
である。また、かかる高抵抗層は、塗工液（エピクロル
ヒドリンゴム等）をローラ部２ｂの外周面に塗工した後
凝固させることにより、形成される。

【００２１】しかし、スポンジローラを用いた場合に
は、該スポンジローラの表面のセルに塗工液が入り込む
ことにより該高抵抗層の厚さがばらついてしまい、した
がって、高抵抗層の抵抗分布が均一でなくなってしまう
場合があった。そして、かかる帯電ローラ２を用いて感
光ドラム１の帯電を行った場合には、均一帯電ができな
いという問題があった。

【００２２】図１７には、高抵抗層の一部がセルに入り
込んだ状態で形成された帯電ローラ２、及び、該帯電ロ
ーラ２を用いて画像形成をしたときの画像欠陥を示して
いる。なお、帯電ローラ２の断面構造は回転軸を中心に
して対称であるため、下半分については省略している。

【００２３】図中のローラ部２ｂはスポンジで形成され
たローラであり、該ローラ部２ｂは、空気、窒素、アル
ゴンガス等が内部に封入された多数のセル１４を有して
いる。抵抗層２ｃは２回のディッピングコートによりロ
ーラ部２ｂの外周面に塗工されて形成されており、その
結果、ローラ部２ｂ表面のセル１４には抵抗層２ｃ該の
一部が入り込んでいる。したがって、該抵抗層２ｃの厚
さは、塗工液がセル１４に入り込んだ部分のみ厚くな
り、該部分の抵抗値は他の部分に比べて高くなってい
る。本出願人が実際に計測した結果、塗工液がセル１４
に入り込んだ部分のセル１４（すなわち、塗工液）の厚
みは５０μm となり、他の部分の厚み（２０μm ）の倍
以上であった。そして、このような帯電ローラ２を備え
た複写装置で画像を形成した場合には、ローラ表面にセ
ル１４が形成された部分に対応した部分に、いわゆる反
転現像方式においては黒ポチを生じてしまった。これ
は、セル１４が形成された部分は高抵抗であるため、該
部分に対応した感光ドラム上の部分へは帯電電流が流れ
ず、したがって、局部的に帯電不良が発生して、反転現
像方式においては異常に多い量のトナーが付着するから
である。ところで、ローラ部２ｂは低抵抗である必要があ
る。これは、感光ドラム１を所定の電位に帯電するため
には帯電ローラ２に一定以上の帯電電流を流す必要があ
る等の理由によるものである。そして、ローラ部２ｂの
導電性確保のため、ローラ部２ｂは、従来例のところで
述べたように、カーボン等の導電性物質を含有させたゴ
ムローラ、スポンジローラ等が、一般的に用いられてい
る。そして、かかる導電性物質の含有量を多くする程低
抵抗となり、感光ドラムの帯電電位の確保が容易とな
る。ただし、反面、導電性物質の含有量を多くする程ロ
ーラ部２ｂの硬度が高くなって帯電音が大きくなるた
め、その含有量は所定量以下に抑えられている。具体的
には、抵抗値が１０³ 〜１０⁴ Ωとなるような含有量と
されている。

【００２４】しかし、このように導電性物質の含有量が
少ないと、該導電性物質の分布が、ローラを成型する際
の成型条件（例えば、インジェクション成型を行った場
合には、材料の射出量、射出圧力、型内の温度分布等）
の影響を受けてばらついてしまう場合がある。かかる場
合には、ローラ部２ｂの抵抗分布が均一とはならず（例
えば、ローラ部２ｂの軸方向、周方向に抵抗値ムラをも
つ）、このような帯電ローラ２を用いて感光ドラムの表
面を帯電しても均一な帯電ができない。

【００２５】なお、図１８は帯電ローラ２の軸方向の抵
抗分布を示したものであり、Ｒ１はローラ部２ｂ単体の
抵抗分布を、Ｒ２はローラ部２ｂの上に高抵抗層を形成
した状態での抵抗分布を、それぞれ示している。

【００２６】なお、帯電音の低減のための方法として
は、以上述べたようなローラ部２ｂを低硬度化する方法
の他にも、いろいろな方法がある。しかし、それぞれに
問題点があり、未だ実用化はされていない。参考まで
に、その他の帯電音低減方法と、それぞれの問題点を以
下に示す。 (a) 交流電圧Ｖ_ACのピーク間電圧Ｖppを下げる方法感光ドラム１を均一に帯電する点より、該ピーク間電圧
Ｖppを帯電開始電圧の２倍以下に下げることはできな
い。 (b) ローラ部２ｂと芯金部２ａとを分離する方法製造に伴う問題があり、実用には至っていない。 (c) 感光ドラム１の内部にゴム等でできた防振部材をい
れる方法感光ドラム１の変形、重量化、製造コストに関して問題
がある。

【００２７】そこで、本発明は、被帯電体を均一に帯電
すると共に帯電音を低減する接触帯電装置を提供するこ
とを目的とする。

【００２８】

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであって、被帯電体に当接される帯電部
材を備え、かつ、該帯電部材に帯電バイアスが印加され
ることにより前記被帯電体の帯電を行う接触帯電装置に
おいて、前記帯電部材が、前記帯電バイアスが印加され
る芯金部と、該芯金部に支持されて該芯金部を介して前
記帯電バイアスが印加される支持層と、該支持層に支持
された低抵抗の導電層と、該導電層に支持された高抵抗
の抵抗層と、を有し、該抵抗層と該芯金部との間に空隙
が形成されたことを特徴とする。この場合、前記空隙
は、前記支持層に形成すると良い。また該空隙は、前記
支持層、導電層、及び抵抗層の形成後に形成すると良
い。さらに、前記帯電バイアスは交流成分を含むように
しても良い。またさらに、前記接触帯電装置が、プロセ
スカートリッジに使用された、ようにしても良い。

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例について
説明する。なお、図１４乃至図１８に示す従来例のもの
との同一部分は同一符号を付して説明を省略する。

【００３６】図１は、本発明を適用した帯電ローラ（帯
電部材）の断面構造を示した図である。なお、該断面構
造は帯電ローラの回転軸を中心にして対称であるため、
下半分については省略している。帯電ローラ２０は、前
記従来例と同様に、芯金部２０ａ、セル１４を有するロ
ーラ部（第１層）２０ｂ、を備えている。また、該ロー
ラ部２０ｂの外周面は導電層（第２層）２０ｃにより覆
われており、該導電層２０ｃの外周面はさらに抵抗層
（第３層）２０ｄにより覆われている。これらの導電層
２０ｃ及び抵抗層２０ｄは、溶液を塗工（ディッピング
コート）した後凝固させる工程を繰り返すことにより形
成している。したがって、導電層２０ｃの溶液は、塗工
の際に、ローラ部２０ｂの外周面に形成されたセル１４
に入り込むため、該導電層２０ｃの厚さは均等ではない
が、一方では、導電層２０ｃの表面は平滑であるため、
その上に形成される抵抗層２０ｄの厚さは均等となる。

【００３７】なお、該導電層２０ｃには、導電性のウレ
タン樹脂溶液（日本アチソン製商品名エムラロン、体積
抵抗値約１×１０³ Ωcm）を塗工液として用い、該ロー
ラ部２０ｂの膜厚は約２０μm とした。また、前記抵抗
層２０ｄには、アクリル樹脂に導電化のための一酸化チ
タンを３５％wt分散させたものを、塗工液として用い
た。かかる抵抗層２０ｄの抵抗値は約４×１０⁵ Ω、体
積抵抗値は約５×１０⁷Ωcmとした。

【００３８】一方、前記ローラ部２０ｂは、導電化のた
めのカーボンブラックを分散させたＥＰＤＭを発泡成型
し、それを所定の寸法（直径約１２mm）に研磨すること
により作成したスポンジローラである。なお、該ローラ
部２０ｂの抵抗測定は、ローラ部２０ｂの外周面に幅１
cmの金属テープを巻いて１０００Ｖの電圧を印加した場
合に流れる電流値より算出して行い、本実施例において
は、該ローラ部２０ｂと芯金部２０ａとの間の抵抗値が
７×１０⁵ Ω、ローラ部２０ｂ（材料）自体の体積抵抗
値は約２×１０⁵ Ωcmのものを用いた。

【００３９】これにより、抵抗層２０ｄの膜圧を一定と
し、その抵抗分布を均一にすることができる。また、前
記導電層２０ｃは導電性の材料にて形成されているた
め、該導電層２０ｃが部分的にセル１４に入り込んでそ
の膜圧がばらついても導電層２０ｃにおける抵抗分布は
あまり変化しない。したがって、かかる構成の帯電ロー
ラ２０を用いて感光ドラムを帯電すると、一様な電位に
帯電することができ、それに伴って、欠陥のない画像を
形成することができる。

【００４０】なお、上述した実施例においては、導電層
２０ｃの膜厚は約２０μm としたが、これに限るもので
はなく、該導電層２０ｃの表面が、ローラ部２０ｂ表面
に形成されたセル１４の影響を受けずに平滑になるよう
な膜圧であれば良い。

【００４１】ついで、本発明の他の実施例について説明
する。

【００４２】本実施例においてローラ部２０ｂには、Ｅ
ＰＤＭにカーボンブラックを５０部分散したもので形成
されており、該ローラ部２０ｂはインジェクション成型
により作られる。そして、該ローラ部２０ｂの外周面に
は、前述した実施例と同様の導電性のウレタン樹脂（エ
ムラロン）を塗工（ディッピングコート）して導電層を
形成し、該導電層の膜厚は１０μm とした。さらに、該
導電層の外周面には抵抗層２０ｄを形成している。該抵
抗層２０ｄは、アクリル系樹バインダに導電性物質とし
てTiO を３５wt％分散したものを用いた。

【００４３】これにより、ローラ部２０ｂ単体では、図
１８に示すような抵抗分布を生じていたにもかかわらず
（ローラ端部では５×１０⁴ Ω、ローラ中央部では５×
１０³ Ω）、導電性のウレタン樹脂（エムラロン）を塗
工した状態及び抵抗層２０ｄを形成した状態では、ロー
ラ全体にわたって均一な抵抗分布となった。なお、抵抗
値は、導電性のウレタン樹脂（エムラロン）を塗工した
状態では７×１０³ Ω、抵抗層２０ｄを形成した状態で
は２×１０⁵ Ωであった。かかる構成の帯電ローラ２０
を用いて感光ドラムを帯電すると均一な帯電ができ、し
たがって、欠陥のない画像を形成することができる。

【００４４】さらに、他の実施例について、図２に沿っ
て説明する。

【００４５】図２は、本実施例における帯電ローラ２０
０の断面構造を示した図である。なお、該断面構造は帯
電ローラ２００の回転軸を中心にして対称であるため、
下半分については省略している。

【００４６】帯電ローラ２００は、前述した実施例と同
様に、芯金部２００ａ及びローラ部２００ｂを備えてお
り、該ローラ部２００ｂの外周面及び側面は、導電層２
００ｃにより覆われており、該帯電ローラ２００と前記
芯金部２００ａとを接触させることにより、それらが同
電位になるようにしている。さらにその外周面に抵抗層
２００ｄ（TiO を３５wt％分散したアクリル樹脂）を形
成している。

【００４７】かかるローラ部２００ｂはＥＰＤＭで形成
されており、前述した実施例におけるような導電性物質
は分散されていない。すなわち、高抵抗の材質となって
いる。なお、該ローラ部２００ｂの直径は１２mmであ
る。また、導電層２００ｃは、導電性のあるウレタン樹
脂（エムラロン）で形成されており、該導電層２００ｃ
の膜圧は１０μm である。

【００４８】以上の構成により、帯電ローラ２００の芯
金部２００ａに印加された帯電バイアスは、該芯金部２
００ａと導通している導電層２００ｃにも同時に印加さ
れることとなる。したがって、帯電電流はローラ部２０
０ｂ中を流れず、該ローラ部２００ｂにおける電圧降下
を考慮する必要はない。それ故、該ローラ部２００ｂに
導電性付与のための導電性物質を付与する必要がない。
このため、該ローラ部２００ｂの硬度を低く出来、帯電
音の発生を防止することができる。

【００４９】また、ローラ部２００ｂの抵抗分布等を考
慮する必要もなく、感光ドラムの均一帯電を達成出来
る。したがって、環境等が変動しても、欠陥のない画像
を形成することができる。

【００５０】なお、上述した実施例においては、抵抗層
２００ｄは導電層２００ｃの一部（外周面）しか覆って
いないが、これに限るものではなく、感光ドラムとのリ
ークを防止するために、導電層２００ｃ全体、あるい
は、芯金部２００ａを覆うようにしてもよい。

【００５１】さらに、他の実施例について、図３乃至図
５に沿って説明する。

【００５２】図３（ａ）は、帯電ローラ１２０が感光ド
ラム１に接触している状態を示す側面図であり、図３
（ｂ）は該帯電ローラ１２０の断面構造を示す縦断面図
である。

【００５３】図中、支持層１２０ｂは支持層である発泡
層で、ＥＰＤＭやウレタンにカーボン、酸化スズ等の導
電性粉体を分散させた柔軟な部材である。該支持層１２
０ｂの外周面は導電層１２０ｃにより覆われており、該
導電層１２０ｃは、ＥＰＤＭ等に多量のカーボンを分散
して形成されている。また、導電層１２０ｃの外周面に
は抵抗層１２０ｄが形成されており、エピクロルヒドリ
ンゴム等の材質である。

【００５４】そして、前記支持層１２０ｂの内部には図
３（ｂ）に示すような切込み（空隙）１４０が形成され
ており、該支持層１２０ｂは、内側の部分と外側の部分
とに分かれており、該内側の部分は芯金部１２０ａに付
着されている。かかる切込み１４０の両端部において、
前記内側の部分と前記外側の部分とは、つなぎ部材１４
１により接続されており、帯電ローラ１２０が回転する
際に、抵抗層１２０ｄ、導電層１２０ｃ等がスライド方
向にずれたり、ねじれたりするのを防止している。つな
ぎ部材１４１は、ＥＰＤＭやウレタンにカーボン、酸化
スズ等の導電性粉体を分散させた柔軟な材料で形成され
ており、帯電電流がつなぎ部材１４１を通って流れて導
電層１２０ｃに電荷が供給されるようになっいる。

【００５５】なお、切込み１４０は、図４に示すカッタ
工具１７を、回転させながら成型された支持層１２０ｂ
に挿入することにより形成する。図中、１７−１はこの
カッタ工具の胴の部分を示し１７−２は刃先を示してい
る。

【００５６】これにより、帯電音を低減することができ
る。ＩＳＯ７７７９の６項に基づき帯電音の測定を行
ったところ、３３dBと小さかった。

【００５７】また、帯電音が小さくなるため、交流電圧
Ｖ_ACの周波数をある程度大きくする余裕が生じ、したが
って、低周波数にて問題となっていた“モワレ”（レー
ザ光と交流電圧Ｖ_ACの周波数とに起因する帯電ムラ）を
低減することができる。

【００５８】さらには、帯電音の低減に伴って帯電ロー
ラ１２０の感光ドラム１に対する押圧力も低減するた
め、クリーニング装置によって除去されず残留している
残留トナーの融着も防止できる。

【００５９】なお、参考までに、上述実施例において帯
電音の小さくなる理由を、図５に沿って説明する。

【００６０】図５は、芯金中心と感光ドラム間との距離
ｔ３及びｔ４の変化を示したものであり、図５（ａ）は
電荷が誘起されていない状態を示し、図５（ｂ）は電荷
が誘起された状態を示す。この図からも明らかなよう
に、交流電圧Ｖ_ACがつなぎ部材１４１に印加された場
合、つなぎ部材１４１は、つなぎ部材１４１と感光ドラ
ム表面に誘起される、互いに逆極性の電荷によって振動
を始める。しかし支持層１２０ｂには切込みが入ってい
るので抵抗層１２０ｄと導電層１２０ｃ及び支持層１２
０ｂの一部のみ振動し、芯金側の支持層１２０ｂ及び芯
金部１２０ａは振動しない（ｔ３＝ｔ４）。つまり芯金
部１２０ａに交流電圧Ｖ_ACを印加しても、重い芯金部１
２０ａは振動せず軽い導電層１２０ｃ及びつなぎ部材１
４１のみが振動して感光ドラム１を叩くことになる。そ
の結果、感光ドラム１を叩くエネルギーは小さくなり帯
電音も気にならないレベルになる。

【００６１】なお、前記実施例においては、切込み１４
０を軸方向全長にわたって貫通させて形成したが、図６
に示すように切込み１４０を貫通させなくてもよい。図
６（ａ）は支持層２２０ｂの片側の端部には切込み１４
０が形成されていない場合を、図６（ｂ）は、カッタ工
具１７を支持層２２０ｂの両サイドからそれぞれ挿入し
て切込みをいれ、支持層２２０ｂの中央部には切込み１
４０が形成されていない場合を、それぞれ示している。
なお、図中の２４０は、ナイロンにカーボンを分散させ
た保護層で、抵抗層２２０ｄからのオイル等の染みだし
による、感光ドラムの汚染を防止している。

【００６２】これにより、帯電音を低減することができ
ると共に、前述したようなつなぎ部材１４１を設ける必
要もないため、製造行程が簡素化され、大幅なコストダ
ウンも可能になった。

【００６３】なお、図７には、本実施例をプロセスカー
トリッジに応用した場合を示す。１は感光ドラム、２は
本発明の帯電ローラ、５はレーザ光、６は現像スリーブ
を示し感光ドラムと現像スリーブはそれぞれ矢印の方向
に回転している。９は感光ドラム上の転写残りトナーを
清掃するためのクリーニングブレード、１５は感光ドラ
ムを保護するためのドラムシャッタである。１６は、現
像材であるところのトナーである。１２はトナーを現像
スリーブの方向へ送るための撹拌棒である。１３は、現
像スリーブ上のトナーを均一な厚みにコートするための
現像ブレード、１７は、クリーニングブレードで回収さ
れたトナーを溜めるクリーニングのトナー溜である。

【００６４】このような構成になっているために、帯電
音のほとんど認められない帯電ローラで帯電された感光
ドラムは、変調されたレーザ光で静電潜像が書き込まれ
る。ついで静電潜像は現像スリーブで現像されることに
より可視像となる。ついで現像された静電潜像は不図示
の転写部材にて転写され、定着の行程に進む。

【００６５】このように、本実施例を応用すれば、帯電
音のない、非常にコンパクトなプロセスカートリッジを
供給することが可能になった。

【００６６】なお、上述実施例において支持層１２０ｂ
は発泡材としたが、もちろんこれに限るものではなく、
柔軟な材質であればよい。

【００６７】また、支持層１２０ｂは必ずしも導電体で
ある必要はなく、導電層１２０ｃが芯金部１２０ａと導
通しておれば絶縁体であってもよい。

【００６８】さらに、切込み１４０の形成は、カッタ工
具１７を用いなくとも、予め切込み部分に円筒形部材を
入れておき、後から除去してもよい。

【００６９】またさらに、切込み１４０を入れる場所は
支持層１２０ｂの内部に限定されることはなく、導電層
１２０ｃの内部でもよく、帯電音が減少し帯電不良の原
因にならない所ならどの層内でもよい。

【００７０】ついで、他の実施例について、図８乃至図
１０に沿って説明する。図８は、接触帯電装置を用いた
複写装置の一般的な構造を示す斜視図である。図中、感
光ドラム１の回転軸３２は、一対の軸受部材３３，３３
に回転自由に支持されると共に接地されて電位がゼロに
なっている。そして、該回転軸３２が感光ドラム１を構
成する基層に導通されることにより、該基層も接地され
るようになっている。一対の軸受部材３６，３６は帯電
ローラ２を回転自在に支持するものであり、該軸受部材
３６，３６は、コイルバネ７を介して本体に支持される
ことにより、帯電ローラ２を感光ドラム１に所定の圧力
で付勢するように構成されている。

【００７１】また、該軸受部材３６，３６により支持さ
れる帯電ローラ２のローラ部２ｂは、図９に詳示するよ
うに、内側の部分ほどセル（気泡）の数が多くなり、該
ローラ部２ｂの表面、すなわち、感光ドラム１と接触す
る面にはセルが存在しないか、または、セル径がローラ
部２ｂの内側の部分のセル径よりも小さくなるようにし
たもので（以後スキン層と呼ぶ）、図１０はローラ部２
ｂの中心位置からの半径方向の距離に対するセル径の分
布を示すグラフである。

【００７２】上記のようにローラ部２ｂの内側の部分
は、セル径が大きく柔らかいが、１０ａはセル径が内側
の部分よりも小さく、多少硬くなっている。しかし、そ
の表面１０ａは数μｍ〜数１０μｍ程度の薄いスキン層
としているため、ローラ部２ｂ全体に占める割合は少な
くローラ全体の硬度は２０°〜５０°（アスカーＣ硬度
計使用）程度でとても柔らかい。また、ローラ部２ｂの
表面粗さは、Ｒｚ（＋点平均粗さ）で５０μｍ以下であ
る。

【００７３】これにより、帯電ローラ２は低硬度である
ため、帯電音の発生が低減されると共に、該帯電ローラ
２の表面は平滑であるため、かかる帯電ローラ２を用い
ることにより均一な帯電をすることができる。

【００７４】次に、かかる効果を確かめるべく本出願人
が行った実験結果を表１に示す。表１は、スキン層を有
する帯電ローラとそれを研磨してスキン層を除いた帯電
ローラ（研磨ローラ）とにおける、表面粗さ、帯電均一
性、及び硬度を比較したものである。

【００７５】

【表１】なお、実験に用いた帯電ローラ２は、導電層２ａの直径
を６mm、ローラ部２ｂの外径をφ１２mm、Ｖ_DCを−７０
０Ｖ、とした。また、表面粗さＲｚ（ＪＩＳ：＋点平均
粗さ）は、測定基準長さ２５mm、スタイラス（斜径）２
μｍ、ドライブスピード０．１mm／ｓの条件で測定し
た。

【００７６】かかる実験より研磨ローラでは、交流電圧
を２．５ＫＶとしても均一帯電ができなかったが、本発
明によるＲｚ＜５０μｍのスキン層を有する帯電ローラ
では、１．５ＫＶでほぼ均一帯電が達成され、２．０Ｋ
Ｖでは均一帯電が達成された。また、ローラ全体の硬度
も５０°（アスカーＣ硬度計、以下同じ）以下と柔らか
いため、帯電音も小さくできた。

【００７７】なお、上述した実施例においては帯電ロー
ラを用いたが、この形状に限るものではなく、例えば、
ブレード状、ブロック状でもよく、また、ベルト状やそ
の他の形状でもよい。

【００７８】上述した実施例においては、帯電ローラ２
を二層で構成したが、これに限るものではなく、図１１
に示す如く三層で構成してもよい。

【００７９】図１１は、ローラ部２ｂの外周面をさら
に、被覆層１１によって被覆した帯電ローラの断面を示
す縦断面図である。かかる被覆層１１には、アクリルに
ＳｎＯ₂ を分散させた導電コーティング剤、またはウレ
タンにＴｉＯを分散させた導電コーティング剤、などを
ローラ部２ｂに塗工することにより形成する。そして、
該被覆層１１を、セルが存在しないか、存在しても該セ
ル径を小さくすることにより、その表面を平滑にして前
述と同様の均一帯電を達成している。

【００８０】また、ローラ部２ｂは、セルを多数含有す
る低硬度のものにでき、したがって、帯電音も小さく出
来る。

【００８１】なお、表１には、被覆層１１有する帯電ロ
ーラにて帯電を行った場合の結果を示している。実験条
件は、表１の場合と同様である。

【００８２】

【表２】表２より、表面粗さＲｚはいずれも５０μｍ以下であ
り、硬度５０°以下であることがわかる。また、帯電均
一性に関して表１と比較することにより、表面コーティ
ング剤がウレタン＋ＴｉＯのものは研磨ローラ（表１）
より優れており、アクリル＋ＳｎＯ₂ のものはスキン付
ローラよりさらに優れている。一方、前述のようにスキ
ン層を有するローラ部２ｂの上に被覆層１１を塗工して
形成してもよい。これにより、表１、表２のものより、
さらに平滑な表面をもつ帯電ローラが得られる。次に、
本実施例に基づくスキン層の上にさらに表面被覆層を有
する帯電ローラの表面粗さと、帯電均一性及び硬度を表
３に示す。表３における実験条件、測定条件は表１、表
２のものと同じである。

【００８３】

【表３】かかる場合、表面粗さＲｚは６．９７μｍとなり、その
表面は非常に平滑にでき、帯電均一性も良好であった。
また、硬度も３８°と柔らかくできるので、帯電音につ
いても効果的である。なお、本発明において、ローラ部
２ｂの内側の部分は、図１３に示すように、芯材５の長
手方向に平行でかつ導電層２ａの周方向に多数の貫通
孔、あるいは螺旋状貫通孔を設けることにより、より硬
度を下げることが可能である。以上に示した被帯電体で
ある感光ドラム１と帯電部材との間には周期的に電圧が
変化する振動電圧が印加されているが、振動電圧の波形
は正弦波、三角波、矩形波等さまざまな波形が使用可能
である。さらには直流電源をＯＮ、ＯＦＦして形成され
る矩形波であっても良い。

【００８４】また、上述した実施例は帯電ローラを、感
光ドラム１の一次帯電装置として用いたがこれに限るも
のではなく、転写帯電装置に用いても良い。

【００８５】

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
帯電部材は空隙を有するため帯電部材の振動が被帯電体
に伝わりにくく、したがって、交流電圧を印加すること
により発生する帯電音を低減することができる。また帯
電音が小さくなるため、帯電バイアスの周波数を大きく
することができ、したがって、レーザ光と周波数に起因
する帯電ムラとの干渉（モワレ）をなくすことが可能に
なった。さらに、帯電部分の実質的な質量が小さくなっ
たので、帯電バイアスを印加されたときに感光ドラムを
叩く力も弱まり、クリーニング残りのトナーを感光ドラ
ムに押し付けることによって発生していた、トナーの融
着の発生も抑えることができる可能になった。その上、
該帯電部材をプロセスカートリッジに使用することで帯
電音のない高品質なプロセスカートリッジを供給するこ
とが可能になった。

【００８７】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の帯電ローラの断面構造を示す縦断
面図。

【図２】第３実施例の帯電ローラの断面構造を示す縦断
面図。

【図３】（ａ）は第４実施例の帯電ローラの横断面構造
を示す断面図、（ｂ）は第４実施例の帯電ローラの縦断
面構造を示す断面図。

【図４】第４実施例の帯電ローラに切込みを入れるため
の工具を示した説明図。

【図５】第４実施例において帯電音が小さくなる理由を
示す参考説明図。

【図６】（ａ），（ｂ）ともに、第４実施例の変形例を
示す図。

【図７】第４実施例の帯電ローラをプロセスカートリッ
ジに適用した例を示す図。

【図８】第５実施例についての説明図。

【図９】第５実施例についての説明図。

【図１０】第５実施例についての説明図。

【図１１】第５実施例の変形例についての説明図。

【図１２】第５実施例の変形例についての説明図。

【図１３】第５実施例の変形例についての説明図。

【図１４】複写装置の一般的な構成を示す模式図。

【図１５】帯電音発生のメカニズムを説明するための説
明図。

【図１６】帯電音発生のメカニズムを説明するための説
明図。

【図１７】従来の問題を説明する説明図。

【図１８】従来の問題を説明する説明図。

【符号の説明】

１被帯電体（感光ドラム）２帯電部材（帯電ローラ）２ａ芯金部２ｂ第１層（ローラ部）２ｃ第３層（抵抗層）４帯電バイアス用電源５露光装置６現像装置８転写装置９クリーニング装置１１被覆層１４気泡（セル）２０帯電部材（帯電ローラ）２０ａ芯金部２０ｂ第１層（ローラ部）２０ｃ第２層（導電層）２０ｄ第３層（抵抗層）１２０ａ芯金部１２０ｂ支持層１２０ｃ導電層１２０ｄ抵抗層１４０空隙（切込み）１４１つなぎ部材２００帯電部材（帯電ローラ）２００ａ芯金部２００ｂ第１層（ローラ部）２００ｃ第２層（導電層）２００ｄ第３層（抵抗層）２２０ａ芯金部２２０ｂ支持層２２０ｃ導電層２２０ｄ抵抗層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木須浩樹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)参考文献特開平１−191161（ＪＰ，Ａ) 特開平１−210973（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−35464（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−168667（ＪＰ，Ａ) 特開平２−198467（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 - 15/02 101 F16C 13/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体に当接される帯電部材を備え、
かつ、該帯電部材に帯電バイアスが印加されることによ
り前記被帯電体の帯電を行う接触帯電装置において、前記帯電部材が、前記帯電バイアスが印加される芯金部
と、該芯金部に支持されて該芯金部を介して前記帯電バ
イアスが印加される支持層と、該支持層に支持された低
抵抗の導電層と、該導電層に支持された高抵抗の抵抗層
と、を有し、該抵抗層と該芯金部との間に空隙が形成さ
れたことを特徴とする接触帯電装置。
【請求項２】前記支持層に空隙が形成されたことを特
徴とする請求項１に記載の接触帯電装置。
【請求項３】前記空隙が、前記支持層、導電層、及び
抵抗層の形成後に形成された、ことを特徴とする請求項１又は２記載の接触帯電装置。
【請求項４】前記帯電バイアスが交流成分を含む、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載
の接触帯電装置。
【請求項５】前記接触帯電装置が、プロセスカートリ
ッジに使用された、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載
の接触帯電装置。