JP3138345B2 - 帯電装置及び帯電方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を利用し
た複写機,プリンター、及び、その他画像形成装置に搭載
され電子写真感光体を帯電するための帯電装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる電子写真方式(カールソン・プロ
セス)を用いて画像形成する装置に於いて、トナー像を担
持させるための像担持体である感光体を所望の電位に帯
電するものとして、コロナ放電現象を利用したコロナ帯
電装置が一般的に用いられて来た。しかし、この方法で
は放電現象を起こすために必要とされる高電圧のために
各種周辺装置機器への電気的ノイズ、或は、放電時に発生
する多量のオゾンにより周囲の人々に不快感を与えてい
た。

【０００３】この問題を解決する方法として、基体に接
触子として繊維を帯状に植設したり、繊維をローラー状
に植設した接触部材に電圧を印加し像担持体に接触させ
て帯電させる方法が例えば特開昭５５−２９８３７号公
報などにより提案されている。

【０００４】図６にこの帯電装置の一例の斜視図を示
す。ここで１は感光体であり、帯電装置は、アルミニウ
ム等の導電性の基体５ｅに接触子である導電性繊維５ｂ
がブラシ状に植設された帯電部材を備え、図示しない電
源からこの帯電部材に電圧が印加されるように構成され
ている。感光体１の帯電は、感光体１を回転させこれに
電圧が印加された前記導電性繊維５ｂを接触させること
によって行っている。

【０００５】この帯電動作は画像形成プロセスの最初に
行われる。感光体１を帯電させた後、感光体１は画像情
報に従って露光され、トナーを担持し、転写材にトナー
像を転写する。転写されずに感光体１に残存したトナー
は転写後、クリーニング部において感光体１から取り除
かれ一連の画像形成動作を終了する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、長期使
用により画像形成装置内にトナーが飛散するために、感
光体１にはクリーニング部でも尚、取り除かれずにトナ
ーが残存することがあり、帯電の際、接触子と像担持体
との間にこのトナーが挟まり、この部分で接触子と像担
持体が接触できないために、像担持体を均一に帯電でき
ないという問題が生じる。

【０００７】本願発明は上記点に鑑み、基体に接触子を
植設した帯電部材を備えた接触帯電装置を用いて、均一
に像担持体を帯電させることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は基体に繊維から
なる接触子を植設してなる帯電部材に電圧を印加し、前
記接触子をトナー像を担持させるための像担持体に接触
させて該像担持体を帯電させる帯電装置において、上記
基体は前記接触子の先端を接触させながら前記像担持体
に追従して回転自在なローラ部材からなり、前記帯電部
材に印加する電圧が前記像担持体と、前記接触子と前記
像担持体との間の空隙とにより決定される前記接触子か
らの放電開始電圧以上の電圧であり、前記接触子の外径
がトナー粒子の粒径より大きいことを特徴とするもので
ある。また本発明は、基体に繊維からなる接触子を植設
してなる接触部材に電圧を印加し、前記接触子をトナー
像を担持させるための像担持体に接触させて該像担持体
を帯電させる帯電装置において、上記基体は回転自在な
ローラ部材からなり、前記接触部材に印加する電圧が前
記像担持体と、前記接触子と前記像担持体との間の空隙
とにより決定される前記接触子からの放電開始電圧以上
の電圧であり、前記接触子は、該接触子の先端と前記空
隙を隔てて対峙する前記像担持体上の帯電位置での放電
励起による第1の帯電動作と、該第1の帯電動作の行われ
る前記帯電位置が前記先端と接触した際の電荷注入によ
る第2の帯電動作とにより、前記帯電位置を帯電させる
とともに、前記接触子の外径がトナー粒子の粒径より大
きいことを特徴とするものである。さらに本発明は、基
体に繊維からなる接触子を植設してなる接触部材に電圧
を印加し、前記接触子をトナー像を担持させるための像
担持体に接触させて該像担持体を帯電させる帯電装置に
おいて、上記基体は回転自在なローラ部材からなり、前
記接触部材に印加する電圧が前記像担持体と、前記接触
子と前記像担持体との間の空隙とにより決定される前記
接触子からの放電開始電圧以上の電圧であり、前記接触
子は、その先端側が前記像担持体の回転方向に対して下
流側になるように接触する一方、前記接触子の先端側か
ら後端側へ向うにつれて、前記回転方向の上流側で且つ
前記像担持体から離間するよう配置され、さらに前記接
触子は、該接触子の先端と前記空隙を隔てて対峙する前
記像担持体上の帯電位置での放電励起による第1の帯電
動作と、該第1の帯電動作の行われる前記帯電位置が前
記 先端と接触した際の電荷注入による第2の帯電動作と
により、前記帯電位置を帯電させるとともに、前記接触
子の外径がトナー粒子の粒径より大きいことを特徴とす
るものである。またさらに本発明は、基体に繊維からな
る接触子を植設してなる接触部材に電圧を印加し、外径
がトナー粒子の粒径より大きい前記接触子を、トナー像
を担持させるための像担持体に接触させて該像担持体を
帯電させる帯電方法であって、前記基体と前記像担持体
を回転させるステップと、前記接触部材に対し、前記像
担持体と、前記接触子と前記像担持体との間の空隙とに
より決定される該接触子からの放電開始電圧以上の電圧
を印加するステップと、前記接触子の先端を、前記像担
持体上の帯電位置に対し、ある空隙を隔てて対峙させ、
放電励起による第1の帯電動作を行うステップと、前記
第1の帯電動作の後、前記帯電位置に前記先端を接触さ
せて電荷注入による第２の帯電動作を行うステップとを
含むことを特徴とする。

【０００９】

【作用】以下に接触帯電における帯電原理を説明する。

【００１０】図５に接触子と像担持体との接触の様子を
説明するための模式図を示す。 図５に示すように像担持体である感光体１が矢印方向に
回転し、この上の任意の点Ａが電圧の印加された接触子
５ｄの先端とある大きさの空隙を隔てて対峙した場合、
図４に示すパッシェンの放電特性に従いその印加された
電圧が感光体１と空隙により決定される放電開始電圧(V
th)より大きい時、接触子５ｄから放電が励起され感光体
１が一度に帯電され始める（領域Ｃ）。そして帯電電位
(Vsp)が上昇し印加電圧(Vap)と(Vsp)との差が(Vth)と等
しくなったとき放電は停止する。その後、点Ａは帯電電位
を維持したまま、放電を許す領域Ｃを抜け出し、接触子５
ｄと接触する位置（位置Ｂ）に移動する。この位置Ｂで
の接触子５ｄと感光体１のＡ点との電位差は、先に示し
た通り(Vth)である事は言うまでもなく、この電位差によ
って接触子５ｄから感光体１のＡ点に電荷が移動し、Ａ
点の帯電電位を更に上昇させる。つまり、帯電電位は放電
現象と電荷注入現象によって与えられる。 ここで長期の使用により感光体表面にトナーが付着し
た場合、接触子５ｄの外径がトナー粒径より小さい時と
その逆の時について、感光体の帯電状態を図３に基づい
て以下に説明する。

【００１１】接触子５ｄの外径がトナー３０粒径より小
さい時、トナー３０が感光体１に付着していると、図３
（ａ）に示すようにトナー３０が存在すると接触子５ｄ
と感光体１の間にトナー３０が挟まり、両者が全く接触
できない部分が生じる。この部分では電荷注入現象が生
じないだけでなく接触点近傍の放電現象も妨げられ、こ
の接触子で帯電されるべきトナー３０の付着部分とその
周辺部分が帯電されなくなり、帯電むらとなる。

【００１２】一方接触子５ｄの外径がトナー３０の粒径
より大きい時、トナー３０が感光体１に付着している
と、図３（ｂ）に示すようにトナー３０が存在しても、
接触点近傍での放電現象の総てが妨げられることはな
い。また、図示しないが接触子５ｄは繊維等でなってい
るので接触子５ｄと感光体が全く接触しないということ
は起こりにくい。従ってトナー周辺部分には帯電電位が
電荷注入現象と放電現象の両方によって与えられること
となり帯電むらを防止することができる。さらに導電性
基体が回動自在な円筒状のローラ部材から構成されてい
るので、感光体表面を帯電可能な有効面積を大きくする
ことができ、回転させているのでトナーが溜まったり、
部分的な繊維の摩耗もないため帯電ムラの防止と繊維の
長寿命化を達成できる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）本発明の帯電装置が利用される画像形成装
置の一例について、図１を用いて説明する。なお、帯電部
材は接触子である導電性繊維が基体にローラー状に植毛
された帯電ローラを用いている。

【００１４】図示していないホストコンピュータより画
像データがコントローラ基板１６に送られてくることに
よりエンジンコントローラ１７ から画像を形成するた
めの各工程をスタートさせる信号が出力される。この信
号が出力されることによりあらかじめ入力されている工
程にしたがって動作する。

【００１５】エンジンコントローラ１７からの信号によ
り転写材カセット７ に収納されている転写材は、給紙ロ
ーラー８ により一枚ずつ引き出され搬送ローラー９、
１０によりレジストローラー１１の手前まで搬送され
る。

【００１６】一方、導電性繊維集合体で構成された帯電
ローラー５には電圧が印加され、帯電ローラー５は像担
持体である感光体１の表面に導電性繊維の先端を接触さ
せながら感光体１と追従して回転し、感光体１を均一に
所望の電位に帯電させる。ここで、帯電ローラー５に印
加される電圧は少なくとも下限値が放電開始電圧よりも
高くなるような電圧でなければならない。

【００１７】一方、現像器２ではマグネットローラー２
ｄ上のトナーが所定の濃度になるようにトナータンク２
ｅから供給ローラー２ｂで適宜、現像槽２ｆに送られミ
キサーローラー２ｃで撹拌される。このときトナーは、
感光体１の帯電電位と同じ極性に帯電され、マグネット
ローラー２ｄに感光体１の帯電電位に近い値を印加する
ことにより、トナーが露光書き込みヘッド６によって照
射された部分に付着し現像される。

【００１８】レジストローラー１１の手前まで送り込ま
れている転写材は、感光体１の画像位置に対応するよう
にタイミングをとって転写ローラー３に送られ転写され
た後、ヒートローラー１２ａと圧力ローラー１２ｂの間
を通過することにより定着され、搬送ローラー１３、排
紙ローラー１４により排出される。

【００１９】一方感光体１上の転写されなかったトナー
は、クリーニングユニット４のクリーニングブレード４
ａで感光体１上よりかきおとされトナースクリュー４ｂ
によって図示されないトナー廃棄用の容器に送られる。

【００２０】以上で一連の画像形成工程を終了する。

【００２１】図２に示すように本実施例に用いた帯電ロ
ーラー５は、直径６ｍｍの導電性の帯電ローラーシャフ
ト５ｃに、幅２０ｍｍのレーヨンにカーボンを分散した
繊維を８０,０００本／ｉｎｃｈ²で織った導電性繊維布
５ａを螺旋状に巻き付け外径が１２ｍｍになるように繊
維端を切断しものを用いており、導電性繊維の単繊維の
径は２０μｍである。

【００２２】以上の画像形成装置において、粒子径１２
μｍ及び２８μｍのトナーを使用し、２００００回連続
して画像形成したところ、いずれのトナーを用いた場合
にも感光体にトナーが付着していた。

【００２３】そして導電性繊維の径に比べて大きい粒子
径（２８μｍ）のトナーを用いた場合には８０００回付
近より帯電むらによる画像むらが生じ、回数を重ねるご
とに画像むらの濃度差が大きくなったが、導電性繊維の
径に比べて小さい粒子径（１２μｍ）のトナーを用いた
場合には画像むらは生じなかった。

【００２４】（実施例２）実施例１においてトナーとし
て粒子径１２μｍのものを用い、帯電ローラー５の導電
性繊維の単繊維の径を２０μｍのものと、８μｍのもの
を用いてるように変更する以外は実施例１と同様にして
画像形成装置を作成し、画像形成を行ったところ、感光
体にトナーが付着していた。

【００２５】そしてトナー粒子径に比べて小さい外径
（８μｍ）の導電性繊維を用いた場合には５０００回付
近より帯電むらによる画像むらが生じ、回数を重ねるご
とに画像むらの濃度差が大きくなったが、トナー粒子径
に比べて大きい外径（２０μｍ）の導電性繊維を用いた
場合には画像むらは生じなかった。

【００２６】（実施例３）実施例１においてトナーとし
て粒子径２８μｍのものを用い、帯電ローラー５の導電
性繊維の単繊維の径を２０μｍのものと、３２μｍのも
のを用いてるように変更する以外は実施例１と同様にし
て画像形成装置を作成し、画像形成を行ったところ、感
光体にトナーが付着していた。

【００２７】そしてトナー粒子径に比べて小さい外径
（２０μｍ）の導電性繊維を用いた場合には１１０００
回付近より帯電むらによる画像むらが生じ、回数を重ね
るごとに画像むらの濃度差が大きくなったが、トナー粒
子径に比べて大きい外径（３２μｍ）の導電性繊維を用
いた場合には画像むらは生じなかった。

【００２８】なお、帯電部材の形状は従来技術で示した
ブラシ状のものより本実施例のローラー状のものが好ま
しい。

【００２９】ブラシ状のものは構成は簡単であるが装置
内でのトナー飛散などにより繊維間あるいは繊維先端に
トナーがたまり易く、これにより帯電が不均一となり帯
電ムラを生じさせる恐れがある。また、導電性繊維５ｂ
を固定して感光体１に接触させる方式であるため、像担
持体表面を帯電可能な有効面積が小さく、帯電部材の同
一面が絶えず摺擦されるため繊維が部分的に摩耗し、帯
電ムラを生じさせたり繊維の寿命を速めてしまう原因と
なる。

【００３０】これに対してローラー状の場合には感光体
表面を帯電可能な有効面積を大きくすることができ、回
転させているのでトナーが溜まったり、部分的な繊維の
摩耗もないため帯電ムラの防止と繊維の長寿命化を図る
ことができる。

【００３１】また、帯電ローラー５に印加される電圧は
少なくとも下限値が放電開始電圧よりも高くした変位電
圧であることが好ましい。変位電圧を印加することによ
って、局所的に帯電電位が高くなることを防止し、より
均一に感光体１を帯電することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、長期使用により像担持
体にトナーが付着しても常に均一に像担持体を帯電する
ことができる帯電装置又は帯電方法を提供することがで
きる。さらに導電性基体が接触子の先端を接触させなが
ら像担持体に追従して回転自在なローラ部材から構成さ
れているので、感光体表面を帯電可能な有効面積を大き
くすることができ、回転させているのでトナーが溜まっ
たり、部分的な繊維の磨耗もないため帯電ムラの防止と
繊維の長寿命化を達成できる。また接触子と像担持体と
の間にトナーが挟まっても接触子の接触点近傍での放電
現象の総てが妨げられることはなく、像担持体を均一に
所望の電位に帯電させることができる。さらに基体は回
転自在なローラ部材からなり、接触部材に印加する電圧
が前記像担持体と、前記接触子と前記像担持体との間の
空隙とにより決定される前記接触子からの放電開始電圧
以上の電圧であり、接触子は、該接触子の先端と前記空
隙を隔てて対峙する像担持体上の帯電位置での放電励起
による第1の帯電動作と、該第1の帯電動作の行われる前
記帯電位置が先端と接触した際の電荷注入による第２の
帯電動作とにより、前記帯電位置を帯電させるととも
に、前記接触子の外径がトナー粒子の粒径より大きいの
で、電荷注入現象が生じず接触点近傍の放電現象が妨げ
られ、トナー付着部分とその周辺部分が帯電されずに帯
電むらとなるといったことを防止でき、トナー周辺部分
に帯電電位が電荷注入現象と放電現象の両方によって与
えられることとなり、電位を更に上昇させるとともに帯
電むらを防止できる。またさらに基体は回転自在なロー
ラ部材からなり、接触部材に印加する電圧が前記像担持
体と、前記接触子と前記像担持体との間の空隙とにより
決定される前記接触子からの放電開始電圧以上の電圧で
あり、前記接触子は、その先端側が像担持体の回転方向
に対して下流側になるように接触する一方、前記接触子
の先端側から後端側へ向うにつれて、前記回転方向の上
流側で且つ前記像担持体から離間するよう配置され、さ
らに前記接触子は、該接触子の先端と前記空隙を隔てて
対峙する前記像担持体上の帯電位置での放電励起による
第1の帯電動作と、該第1の帯電動作の行われる前記帯電
位置が前記先端と接触した際の電荷注入による第 2の帯
電動作とにより、前記帯電位置を帯電させるとともに、
接触子の外径がトナー粒子の粒径より大きいので、電荷
注入現象が生じず接触点近傍の放電現象が妨げられ、ト
ナー付着部分とその周辺部分が帯電されずに帯電むらと
なるといったことを防止でき、トナー周辺部分に帯電電
位が電荷注入現象と放電現象の両方によって与えられる
こととなり、電位を更に上昇させるとともに帯電むらを
防止できる。またさらに、基体に繊維からなる接触子を
植設してなる接触部材に電圧を印加し、外径がトナー粒
子の粒径より大きい前記接触子を、トナー像を担持させ
るための像担持体に接触させて該像担持体を帯電させる
帯電方法であって、基体と像担持体を回転させるステッ
プと、接触部材に対し、前記像担持体と、前記接触子と
前記像担持体との間の空隙とにより決定される該接触子
からの放電開始電圧以上の電圧を印加するステップと、
接触子の先端を、像担持体上の帯電位置に対し、ある空
隙を隔てて対峙させ、放電励起による第1の帯電動作を
行うステップと、第1の帯電動作の後、帯電位置に先端
を接触させて電荷注入による第２の帯電動作を行うステ
ップとを含むので、電荷注入現象が生じず接触点近傍の
放電現象が妨げられ、トナー付着部分とその周辺部分が
帯電されずに帯電むらとなるといったことを防止でき、
トナー周辺部分に帯電電位が電荷注入現象と放電現象の
両方によって与えられることとなり、電位を更に上昇さ
せるとともに帯電むらを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す帯電装置を用いた画像
形成装置の概略図である。

【図２】本発明の一実施例を示す帯電装置の斜視図であ
る。

【図３】本発明の帯電装置の帯電原理を説明するための
図である。

【図４】放電現象を説明するための図である。

【図５】接触帯電における帯電原理を説明するための図
である。

【図６】従来の帯電装置の斜視図である。

【符号の説明】

１ 感光体 ５ 帯電ローラー ５ａ 導電性繊維布 ５ｃ 帯電ローラーシャフト ５ｄ 接触子

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体に繊維からなる接触子を植設してな
   る接触部材に電圧を印加し、前記接触子をトナー像を担
   持させるための像担持体に接触させて該像担持体を帯電
   させる帯電装置において、 上記基体は前記接触子の先端を接触させながら前記像担
   持体に追従して回転自在なローラ部材からなり、 前記接触部材に印加する電圧が前記像担持体と、前記接
   触子と前記像担持体との間の空隙とにより決定される前
   記接触子からの放電開始電圧以上の電圧であり、 前記接触子の外径がトナー粒子の粒径より大きいことを
   特徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】 基体に繊維からなる接触子を植設してな
   る接触部材に電圧を印加し、前記接触子をトナー像を担
   持させるための像担持体に接触させて該像担持体を帯電
   させる帯電装置において、 上記基体は回転自在なローラ部材からなり、 前記接触部材に印加する電圧が前記像担持体と、前記接
   触子と前記像担持体との間の空隙とにより決定される前
   記接触子からの放電開始電圧以上の電圧であり、 前記接触子は、該接触子の先端と前記空隙を隔てて対峙
   する前記像担持体上の帯電位置での放電励起による第1
   の帯電動作と、該第1の帯電動作の行われる前記帯電位
   置が前記先端と接触した際の電荷注入による第2の帯電
   動作とにより、前記帯電位置を帯電させるとともに、 前記接触子の外径がトナー粒子の粒径より大きいことを
   特徴とする帯電装置。
3. 【請求項３】 基体に繊維からなる接触子を植設してな
   る接触部材に電圧を印加し、前記接触子をトナー像を担
   持させるための像担持体に接触させて該像担持体を帯電
   させる帯電装置において、 上記基体は回転自在なローラ部材からなり、 前記接触部材に印加する電圧が前記像担持体と、前記接
   触子と前記像担持体との間の空隙とにより決定される前
   記接触子からの放電開始電圧以上の電圧であり、 前記接触子は、その先端側が前記像担持体の回転方向に
   対して下流側になるように接触する一方、前記接触子の
   先端側から後端側へ向うにつれて、前記回転方向の上流
   側で且つ前記像担持体から離間するよう配置され、 さらに前記接触子は、該接触子の先端と前記空隙を隔て
   て対峙する前記像担持体上の帯電位置での放電励起によ
   る第1の帯電動作と、該第1の帯電動作の行われる前記帯
   電位置が前記先端と接触した際の電荷注入による第2の
   帯電動作とにより、前記帯電位置を帯電させるととも
   に、 前記接触子の外径がトナー粒子の粒径より大きいことを
   特徴とする帯電装置。
4. 【請求項４】 基体に繊維からなる接触子を植設してな
   る接触部材に電圧を印加し、外径がトナー粒子の粒径よ
   り大きい前記接触子を、トナー像を担持させるための像
   担持体に接触させて該像担持体を帯電させる帯電方法で
   あって、 前記基体と前記像担持体を回転させるステップと、 前記接触部材に対し、前記像担持体と、前記接触子と前
   記像担持体との間の空隙とにより決定される該接触子か
   らの放電開始電圧以上の電圧を印加するステップと、 前記接触子の先端を、前記像担持体上の帯電位置に対
   し、前記空隙を隔てて対峙させ、放電励起による第1の
   帯電動作を行うステップと、 前記第1の帯電動作の後、前記帯電位置に前記先端を接
   触させて電荷注入による第２の帯電動作を行うステップ
   とを含む帯電方法。