JP3159203B2 - 帯電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は帯電装置に関する。更に
詳しくは、外部から電圧を印加した帯電用部材を被帯電
体に接触させて被帯電体面の帯電を行なう帯電装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】以降、被帯電体として感光体を用い電子
写真方式により画像形成を行う画像形成装置に使用され
る帯電装置を例にして説明する。

【０００３】従来、外部から電圧を印加した帯電用部材
を被帯電体に接触させて被帯電体面の帯電を行なう帯電
装置は、帯電用部材として、導電性繊維ブラシ、導電性
弾性ローラ、導電性ブレード等を用い、被帯電体である
感光体表面に接触させることで、感光体表面を所望電位
に帯電するように構成されている。例えば、特開昭５６
−１３２３５６号公報には、定電流電源に接続されたロ
ーラ帯電装置が開示されていた。特公平２−１４７０１
号公報には、複数の導電性ブレードをその剛性によって
確実に感光体表面に圧接させ、感光体を帯電させる帯電
装置が開示されていた。

【０００４】しかしながら前述の帯電装置では、特別な
離接機構を設けない限り、接触帯電部材と被帯電体とは
常に圧接された状態で保持されているため、帯電用部材
の圧縮永久歪による変形は避けられない。帯電用部材が
変形すると、帯電用部材と感光体との接触圧が変わった
り、また、接触状態が変わり、結果として、帯電性能自
体が変わり、安定的にかつ信頼性の高い帯電ができない
という課題があった。特別な離接機能を有する帯電装置
は、例えば、特開平３−４８８７０号公報に開示されて
いた。

【０００５】さらに、帯電用部材と被帯電体との間にク
リーニング部材からすり抜けたトナー・紙粉等がたま
る。その結果、被帯電体と帯電用部材とのギャップが変
動し、帯電性能が変動したり、滞留したトナー、紙粉が
被帯電体表面や帯電用部材表面に融着・固化して、被帯
電体や帯電用部材が劣化したり、また、帯電性能が変動
する。したがって、安定的にかつ信頼性の高い帯電がで
きないという課題があった。

【０００６】これら課題を解決する特許として、特開昭
５８−１９４０６１号公報、特開平２−２６４９７４号
公報があった。

【０００７】特開昭５８−１９４０６１号公報は、帯電
ローラ表面に付着したトナーを除去するために帯電ロー
ラのクリーニング素子を設けることを特徴とし、さら
に、帯電ローラ表面にトナーに対し付着抵抗の小さい物
質を被覆することを特徴としていた。

【０００８】特開平２−２６４９７４号公報は、ブレー
ド状帯電用部材の感光体への圧接力をクリーニング部材
の感光体への圧接力よりも小さく設定することを特徴と
し、実質的にトナーがクリーニング部材からすり抜けな
いようにしていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これら特許
も上記課題のうち、後者の課題の解決は可能であるが、
前者の課題、帯電用部材の圧縮永久歪による変形、につ
いては考慮されていなかった。

【００１０】さらに、特開昭５８−１９４０６１号公報
のような構成にすると、クリーニング素子、廃トナータ
ンク等それに付随する部材を多数設ける必要があり、か
つ、それらを収納するための空間が必要になるという課
題が発生した。

【００１１】また、特開平２−２６４９７４号公報にお
いては、実質的にトナーがクリーニング部材からすり抜
けないような高い圧接力がクリーニング部材に必要にな
って、被帯電体の摩耗による削れが顕著となり、被帯電
体の寿命が短くなるという課題、さらに、クリーニング
部材の変形によるクリーニング性能の劣化という課題が
発生した。

【００１２】なお、特開平４−８６６８１号公報には、
帯電部材と被帯電体の背面側の導電体層間には電界が発
生して電気的な力が生じることは述べられている。とこ
ろが、この特許では、ＡＣ印加時の振動騒音の発生原因
としてその電気的な力を捉えているのみで、積極的に圧
接力として使用する発想はなかった。

【００１３】そこで、本発明は上記課題を解決するもの
であって、その目的は、安定的にかつ信頼性の高い帯電
を行うことが可能な帯電装置を提供することにある。特
別な離接機構を持たず、簡単な構成で長期に渡って良好
な帯電を行うことが可能な帯電装置を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の帯電装置は、外
部より電圧が供給された帯電用部材を被帯電体へ接触さ
せて被帯電体面を帯電処理する帯電装置において、帯電
用部材の被帯電体への圧接力が、主として、外部電源よ
り印加される電圧による帯電用部材と被帯電体との間の
静電吸着力によって与えられ、かつ、該電圧のオン、オ
フにより、該帯電用部材が被帯電体に接離することを特
徴とする。

【００１５】この場合、帯電用部材がフィルムにより構
成されることが望ましい。

【００１６】また、そのフィルムが、少なくとも、導電
層、導電層より高抵抗な抵抗層をこの順に積層され、抵
抗層が被帯電体に接触するように構成されていることが
望ましい。また、そのフィルムが、少なくともゴム弾性
を有する層を有する構成であることが望ましい。

【００１７】

【作用】帯電用部材に外部から電圧が供給される（以
降、通電時と呼称する）と、帯電用部材と被帯電体の導
電性基体との間に静電気力（吸着力）が発生する。この
静電吸着力によって帯電用部材を被帯電体に倣わせ、か
つ、圧接させることができる。したがって、その電圧の
オン、オフにより、帯電用部材を被帯電体に接離するこ
とができる。これによって、通電時のみ、帯電用部材と
被帯電体との安定的な接触を与えることができる。

【００１８】

【実施例】以下図面に基づいて、本発明を詳細に説明す
る。

【００１９】図１は、本発明に係わる帯電装置の概略断
面図である。

【００２０】導電性基体１１上に下引き層１２、感光層
１３がこの順に形成された被帯電体１０が、図示してい
ない回転手段によって矢印１方向に回転可能に構成され
る。ここで、被帯電体１０の中心点を点Ｏ、点Ｏを通る
鉛直線と被帯電体との交点のうち上側に位置する点を点
Ｘとする。なお、上側とは、鉛直方向に対しての上側を
意味する。点Ｘを基準点とし、被帯電体１０の回転方向
を正方向とし、線分ＯＸと線分ＯＹとのなす角をθ
（°）とする。帯電用部材２０の導電性支持体２１から
フィルム２２が、被帯電体１０側へ突出する線の延長線
（図１参照）と点Ｙを通る被帯電体１０の接線とのなす
角をφ（°）とする。帯電用部材２０の導電性支持体２
１からフィルム２２が、被帯電体１０側へ突出する点Ｚ
と被帯電体の距離をｄ（ｍｍ）、帯電用部材を鉛直下向
きに垂らした場合、点Ｚから、フィルム２２の最低点ま
での距離を、フィルム長さＬ（ｍｍ）とする。

【００２１】導電性支持体２１にフィルム２２が接合・
接着され構成された帯電用部材２０が、フィルム側を被
帯電体１０の下流側（被帯電体１０の回転方向側）に向
け設置される。なお、フィルム２２は、導電層２３と抵
抗層２４の２層構成で、被帯電体１０に接触する側が抵
抗層２４である。また、フィルム２２は、折り目がつか
ないように２つ折りにされ、導電性支持体２１と導電層
２３とが導通するよう導電性支持体２１に接合・接着さ
れている。なお、導電性支持体２１と抵抗層２４との接
触面積が大きければ、導電層２３を導電性支持体２１に
必ずしも接合・接着する必要はない。そして、導電性支
持体２１は、電源３０に接続され、電源３０により帯電
用部材２０に電圧が供給される。なお、図１は、非通電
の状態を表し、したがって、フィルム２２と被帯電体１
０とは非接触の状態、もしくは、接触はしているが、フ
ィルム２２は被帯電体１０に強固に圧接していない状態
である。ここで、強固に圧接していない状態とは、通電
時フィルムに働く静電吸着力が、非通電時フィルムに働
く外部からの押圧手段（例えば、バネ）による押圧力と
帯電用部材の弾性力との和よりも大きい状態である。

【００２２】この状態で被帯電体１０を矢印１方向に回
転させ、しかる後、帯電用部材に通電すると、電源３０
→導電性支持体２１→導電層２３（面内方向移動）→抵
抗層２４（厚み方向移動）という電流経路を通って電荷
が移動し、フィルム２２の表面と被帯電体１０の導電性
基体１１との間に静電吸着力が働く。この力によって、
フィルム２２は被帯電体１０に倣い、圧接される。そし
て、被帯電体１０表面へと電荷が移動し、被帯電体１０
が表面電位Ｖｓに帯電される。そして、非通電の状態に
すると、静電吸着力は消失し、再び、フィルム２２と被
帯電体１０とは非接触の状態、もしくは、接触はしてい
るが、フィルム２２は被帯電体１０に強固に圧接してい
ない状態に復帰する。

【００２３】なお、通電状態のフィルム２２と被帯電体
１０との接触部の中心点を点Ｙとする。点Ｙは、図１に
示すようにフィルム２２の腹であっても、図には示さな
いが、フィルム２２の先端部であっても良い。

【００２４】非通電時にフィルムと被帯電体との間に
は、（フィルムの弾性力による押圧力）が働く。

【００２５】通電時にフィルムと被帯電体との間に働く
静電吸着力は、被帯電体１０の感光層１３の静電容量、
膜厚を各々Ｃ、ｂ、印加電圧をＶａ、帯電後の被帯電体
の表面電位をＶ₀ 、とすると、 Ｃ×（Ｖａ−Ｖ₀ ）² ／ｂ に比例する静電吸着力が働く。この力によって、フィル
ム２２は撓み、被帯電体１０に倣い、圧接しようとす
る。しかし、フィルムはこの静電吸着力による変形に逆
らう弾性力が働く。したがって、通電時、フィルム２２
が被帯電体１０へ圧接する力は、 （フィルムの弾性力による押圧力）＋（静電吸着力）−
（静電吸着力による変形に逆らうフィルムの弾性力） となる。ここで、静電吸着力による変形に逆らうフィル
ムの弾性力は、フィルムの撓み難さである。

【００２６】例えば、長さＬ、断面２次モーメントＩ、
ヤング率Ｅの片持ちはりの自由端に静電吸着力が働い
て、自由端がｙだけ変位した場合、自由端には、 ｆ＝３・Ｅ・Ｉ・ｙ／Ｌ³ ・・・(A) なる力ｆが働く。はりが真直はりの場合、はりの幅を
ｂ、厚みをｔとすると、 Ｉ＝ｂ・ｔ³ ／１２ ・・・(B) となる。また、このはりの曲げこわさＢは、 Ｂ＝Ｅ・Ｉ＝ｂ・Ｅ・ｔ³ ／１２ ・・・(1) で表される。

【００２７】このことから、フィルム２２のヤング率Ｅ
が大きいほど、また、フィルムの厚みｔが厚いほど、フ
ィルムは撓み難く、したがって、静電吸着力による被帯
電体に圧接する力は小さい。静電吸着力で帯電用部材を
被帯電体に圧接させるためには、帯電用部材の構成、取
付位置、取付方、フィルムの厚みｔ、ヤング率Ｅを最適
化する必要がある。

【００２８】図１のごとき形状のフィルムにおいても、
上記議論は適用され、フィルムの曲げこわさＢは、式
(1) で与えられる。

【００２９】なお、帯電用部材２０には、通電及び被帯
電体１０の回転によって、静電吸着力と摩擦力との合力
が働く。この合力は被帯電体の回転方向に向かうので、
帯電動作時のフィルムは設定角度φ（°）よりも小さい
角度で被帯電体に圧接する。さらに、設定角度φを大き
くし、フィルムを被帯電体に接触させる場合も、実際の
フィルムは設定角度φ（°）よりも小さい角度で被帯電
体に圧接する。

【００３０】また、フィルム側を被帯電体１０の下流側
（被帯電体１０の回転方向側）に向け設置する方が望ま
しい。と言うのは、静電吸着力によって帯電用部材２０
を被帯電体１０に圧接する構成に適すフィルム２２の厚
みは薄い方が望ましいので、フィルム側を上流側に向け
て帯電用部材を設置すると、静電吸着力と摩擦力との合
力によってフィルムが反り返り、安定した接触状態が得
られないからである。

【００３１】図２は、本発明に係わる他の帯電装置の概
略断面図であり、図２（ａ）は帯電装置の概略断面図で
ある。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して
ある（以降の図も同じ）。

【００３２】導電性基体１１上に下引き層１２、感光層
１３がこの順に形成された被帯電体１０が、図示してい
ない回転手段によって矢印１方向に回転可能に構成され
る。ここで、被帯電体１０の中心点を点Ｏ、点Ｏを通る
鉛直線と被帯電体との交点のうち上側に位置する点を点
Ｘとする。なお、上側とは、鉛直方向に対しての上側を
意味する。点Ｘを基準点とし、被帯電体１０の回転方向
を正方向とし、線分ＯＸと線分ＯＹとのなす角をθ
（°）とする。帯電用部材２０の導電性支持体２１から
フィルム２２が、被帯電体１０側へ突出する線の延長線
（図２参照）と点Ｙを通る被帯電体１０の接線とのなす
角をφ（°）とする。帯電用部材２０の導電性支持体２
１からフィルム２２が、被帯電体１０側へ突出する点Ｚ
と被帯電体の距離をｄ（ｍｍ）、帯電用部材を鉛直下向
きに垂らした場合、点Ｚから、フィルム２２の最低点ま
での距離を、フィルム長さＬ（ｍｍ）とする。

【００３３】導電性支持体２１にフィルム２２が接合・
接着され構成された帯電用部材２０が、フィルム側を被
帯電体１０の下流側（被帯電体１０の回転方向側）に向
け設置される。なお、フィルム２２は、表面層２５と抵
抗層２４と導電層２３の３層構成で、被帯電体１０に接
触する側が表面層２５である。また、フィルム２２は、
導電性支持体２１と導電層２３とが導通するよう導電性
支持体２１に接合・接着されている。なお、導電性支持
体２１と表面層２５との接触面積が大きければ、導電層
２３を導電性支持体２１に必ずしも接合・接着する必要
はない。そして、導電性支持体２１は、電源３０に接続
され、電源３０により帯電用部材２０に電圧が供給され
る。なお、図２は、非通電の状態を表し、したがって、
フィルム２２と被帯電体１０とは非接触の状態、もしく
は、接触はしているが、フィルム２２は被帯電体１０に
強固に圧接していない状態である。ここで、強固に圧接
していない状態とは、通電時フィルムに働く静電吸着力
が、非通電時フィルムに働く外部からの押圧手段（例え
ば、バネ）による押圧力と帯電用部材の弾性力との和よ
りも大きい状態である。

【００３４】この状態で被帯電体１０を矢印１方向に回
転させ、しかる後、帯電用部材に通電すると、電源３０
→導電性支持体２１→導電層２３（面内方向移動）→抵
抗層２４（厚み方向移動）→表面層２５という電流経路
を通って電荷が移動し、フィルム２２の表面と被帯電体
１０の導電性基体１１との間に静電吸着力が働く。この
力によって、フィルム２２は被帯電体１０に倣い、圧接
する。そして、被帯電体１０表面へと電荷が移動し、被
帯電体１０が表面電位Ｖｓに帯電される。そして、非通
電の状態にすると、静電吸着力は消失し、再び、フィル
ム２２と被帯電体１０とは非接触の状態、もしくは、接
触はしているが、フィルム２２は被帯電体１０に強固に
圧接していない状態に復帰する。

【００３５】なお、通電状態のフィルム２２と被帯電体
１０との接触部の中心点を点Ｙとする。点Ｙは、図２に
示すようにフィルム２２の腹であっても、図には示さな
いが、フィルム２２の先端部であっても良い。しかし、
図２のような構成の帯電用部材の場合は、フィルム２２
の先端部での異常放電を避けるために、点Ｙはフィルム
２２の腹となる方が望ましい。

【００３６】また、導電層２３をフィルム２２に形成す
る場合、導電層２３は有効帯電幅程度の範囲に形成され
る必要があるが、フィルム２２の端部での異常放電を避
けるために、フィルム２２の端部には形成しない方が望
ましい。なお、フィルム端部とは、フィルムの縁部なら
びに先端部を指す。一例を図２（ｂ）に示す。なお、図
２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ方向からフィルム２２を見
た図である。

【００３７】図３は、本発明に係わる他の帯電装置の概
略断面図である。

【００３８】導電性基体１１上に下引き層１２、感光層
１３がこの順に形成された被帯電体１０が、図示してい
ない回転手段によって矢印１方向に回転可能に構成され
る。ここで、被帯電体１０の中心点を点Ｏ、点Ｏを通る
鉛直線と被帯電体との交点のうち上側に位置する点を点
Ｘとする。なお、上側とは、鉛直方向に対しての上側を
意味する。点Ｘを基準点とし、被帯電体１０の回転方向
を正方向とし、線分ＯＸと線分ＯＹとのなす角をθ
（°）とする。帯電用部材２０の導電性支持体２１から
フィルム２２が、被帯電体１０側へ突出する線の延長線
（図３参照）と点Ｙを通る被帯電体１０の接線とのなす
角をφ（°）とする。帯電用部材２０の導電性支持体２
１からフィルム２２が、被帯電体１０側へ突出する点Ｚ
と被帯電体の距離をｄ（ｍｍ）、帯電用部材を鉛直下向
きに垂らした場合、点Ｚから、フィルム２２の最低点ま
での距離を、フィルム長さＬ（ｍｍ）とする。

【００３９】導電性支持体２１にフィルム２２が接合・
接着され構成された帯電用部材２０が、フィルム側を被
帯電体１０の下流側（被帯電体１０の回転方向側）に向
け設置される。ここで、フィルム２２は、折り目がつか
ないように２つ折りにされる。なお、フィルム２２は、
抵抗層２４と導電層２３の２層構成で、被帯電体１０に
接触する側が抵抗層２４である。そして、導電性支持体
２１は、電源３０に接続され、電源３０により帯電用部
材２０に電圧が供給される。なお、図３は、非通電の状
態を表し、したがって、フィルム２２と被帯電体１０と
は非接触の状態、もしくは、接触はしているが、フィル
ム２２は被帯電体１０に強固に圧接していない状態であ
る。ここで、強固に圧接していない状態とは、通電時フ
ィルムに働く静電吸着力が、非通電時フィルムに働く外
部からの押圧手段（例えば、バネ）による押圧力と帯電
用部材の弾性力との和よりも大きい状態である。

【００４０】この状態で被帯電体１０を矢印１方向に回
転させ、しかる後、帯電用部材に通電すると、電源３０
→導電性支持体２１→抵抗層２４（厚み方向移動）→導
電層２３（面内方向移動）→抵抗層２４（厚み方向移
動）という電流経路を通って電荷が移動し、フィルム２
２の表面と被帯電体１０の導電性基体１１との間に静電
吸着力が働く。この力によって、フィルム２２は被帯電
体１０に倣い、圧接する。そして、被帯電体１０表面へ
と電荷が移動し、被帯電体１０が表面電位Ｖｓに帯電さ
れる。なお、通電状態のフィルム２２と被帯電体１０と
の接触部の中心点を点Ｙとする。そして、非通電の状態
にすると、静電吸着力は消失し、再び、フィルム２２と
被帯電体１０とは非接触の状態、もしくは、接触はして
いるが、フィルム２２は被帯電体１０に強固に圧接して
いない状態に復帰する。

【００４１】図４は、本発明に係わる他の帯電装置の概
略断面図である。

【００４２】導電性基体１１上に下引き層１２、感光層
１３がこの順に形成された被帯電体１０が、図示してい
ない回転手段によって矢印１方向に回転可能に構成され
る。ここで、被帯電体１０の中心点を点Ｏ、点Ｏを通る
鉛直線と被帯電体との交点のうち上側に位置する点を点
Ｘとする。なお、上側とは、鉛直方向に対しての上側を
意味する。点Ｘを基準点とし、被帯電体１０の回転方向
を正方向とし、線分ＯＸと線分ＯＹとのなす角をθ
（°）とする。円柱状の導電性支持体２１の中心点から
被帯電体１０までの距離をｄ（ｍｍ）、フィルム２２を
円柱状の導電性支持体２１に掛け鉛直下向きに垂らした
場合、フィルム２２の最上点から最低点までの距離を、
フィルム長さＬ（ｍｍ）とする。

【００４３】抵抗層２４からなるエンドレスなフィルム
２２と、エンドレスなフィルム２２の内部に設置される
円柱状の導電性支持体２１と、エンドレスなフィルム２
２を挟んで円柱状の導電性支持体２１の反対側に、エン
ドレスなフィルム２２を固定する固定部材２６と、から
構成された帯電用部材２０が、θ（°）、ｄ（ｍｍ）、
Ｌ（ｍｍ）で設置される。そして、円柱状の導電性支持
体２１は、電源３０に接続され、電源３０により帯電用
部材２０に電圧が供給される。なお、図４は、非通電の
状態を表し、したがって、フィルム２２と被帯電体１０
とは非接触の状態、もしくは、接触はしているが、フィ
ルム２２は被帯電体１０に強固に圧接していない状態で
ある。ここで、強固に圧接していない状態とは、通電時
フィルムに働く静電吸着力が、非通電時フィルムに働く
外部からの押圧手段（例えば、バネ）による押圧力と帯
電用部材の弾性力との和よりも大きい状態である。

【００４４】この状態で被帯電体１０を矢印１方向に回
転させ、しかる後、帯電用部材に通電すると、電源３０
→円柱状の導電性支持体２１→抵抗層２４（横方向移
動）という電流経路を通って電荷が移動し、フィルム２
２の表面と被帯電体１０の導電性基体１１との間に静電
吸着力が働く。この力によって、フィルム２２は被帯電
体１０に倣い、圧接する。そして、被帯電体１０表面へ
と電荷が移動し、被帯電体１０が表面電位Ｖｓに帯電さ
れる。なお、通電状態のフィルム２２と被帯電体１０と
の接触部の中心点を点Ｙとする。そして、非通電の状態
にすると、静電吸着力は消失し、再び、フィルム２２と
被帯電体１０とは非接触の状態、もしくは、接触はして
いるが、フィルム２２は被帯電体１０に強固に圧接して
いない状態に復帰する。

【００４５】図５は、本発明に係わる他の帯電装置の概
略断面図である。

【００４６】導電性基体１１上に下引き層１２、感光層
１３がこの順に形成された被帯電体１０が、図示してい
ない回転手段によって矢印１方向に回転可能に構成され
る。ここで、被帯電体１０の中心点を点Ｏ、点Ｏを通る
鉛直線と被帯電体との交点のうち上側に位置する点を点
Ｘとする。なお、上側とは、鉛直方向に対しての上側を
意味する。点Ｘを基準点とし、被帯電体１０の回転方向
を正方向とし、線分ＯＸと線分ＯＹとのなす角をθ
（°）とする。また、図５には示さないが、帯電用部材
２０の導電性支持体２１からフィルム２２が、被帯電体
１０側へ突出する線の延長線と点Ｙを通る被帯電体１０
の接線とのなす角をφ（°）とする。帯電用部材２０の
導電性支持体２１からフィルム２２が、被帯電体１０側
へ突出する点Ｚと被帯電体の距離をｄ（ｍｍ）、帯電用
部材を鉛直下向きに垂らした場合、点Ｚから、フィルム
２２の最低点までの距離を、フィルム長さＬ（ｍｍ）と
する。

【００４７】抵抗層２４からなるフィルム２２と、フィ
ルム２２の一端に形成される導電性支持体２１と、フィ
ルム２２の他端を支持する支持部材２７と、から構成さ
れた帯電用部材２０が設置され、そして、導電性支持体
２１は、電源３０に接続され、電源３０により帯電用部
材２０に電圧が供給される。なお、図５は、非通電の状
態を表し、したがって、フィルム２２と被帯電体１０と
は非接触の状態、もしくは、接触はしているが、フィル
ム２２は被帯電体１０に強固に圧接していない状態であ
る。ここで、強固に圧接していない状態とは、通電時フ
ィルムに働く静電吸着力が、非通電時フィルムに働く外
部からの押圧手段（例えば、バネ）による押圧力と帯電
用部材の弾性力との和よりも大きい状態である。

【００４８】この状態で被帯電体１０を矢印１方向に回
転させ、しかる後、帯電用部材に通電すると、電源３０
→導電性支持体２１→抵抗層２４（横方向移動）という
電流経路を通って電荷が移動し、フィルム２２の表面と
被帯電体１０の導電性基体１１との間に静電吸着力が働
く。この力によって、フィルム２２は被帯電体１０に倣
い、圧接する。そして、被帯電体１０表面へと電荷が移
動し、被帯電体１０が表面電位Ｖｓに帯電される。な
お、通電状態のフィルム２２と被帯電体１０との接触部
の中心点を点Ｙとする。そして、非通電の状態にする
と、静電吸着力は消失し、再び、フィルム２２と被帯電
体１０とは非接触の状態、もしくは、接触はしている
が、フィルム２２は被帯電体１０に強固に圧接していな
い状態に復帰する。

【００４９】本発明に係わる帯電装置の帯電用部材を構
成するフィルムの他の構成としては、単層のフィルム
（つまり、抵抗層のみで構成されたフィルム）、抵抗層
と表面層との２層フィルム、絶縁性の基材に導電層と抵
抗層とがこの順に形成された多層フィルム等、各種のバ
リエーションがある。

【００５０】また、フィルムの形状、導電性支持体の形
状、フィルムと導電性支持体との接合・接着方法等は、
本実施例のみ限定されない。

【００５１】抵抗層は、導電性物質分散膜、導電性樹
脂、半導電性樹脂等を用いることができる。導電性物質
分散膜としては、下記物質群ア) 、イ) を下記物質群
ウ) 〜カ) から選ばれる樹脂中に分散・相溶したものが
挙げられる。また、下記物質群キ) 〜コ) 等のゴム弾性
を有する物質中に下記物質群ア) 〜イ) を分散・相溶し
たものが挙げられる。導電性樹脂としては、下記物質群
イ) から選ばれる物質が挙げられる。半導電性樹脂とし
ては、下記物質群ウ) から選ばれる物質が挙げられる。

【００５２】導電層は、帯電用部材の導電性支持体から
被帯電体と接触する箇所の抵抗層へと電荷（電流）を供
給する役割をする。したがって、抵抗層よりも低抵抗で
あって、かつ、膜厚も薄くて構わない。金属蒸着膜、導
電性粒子分散膜、導電性樹脂等を用いることができる。
金属蒸着膜としては、アルミニウム、インジウム、ニッ
ケル、スズ、銅等の金属、合金を蒸着したものが挙げら
れる。導電性物質分散膜としては、下記物質群ア) 、
イ) を下記物質群ウ) 〜カ) から選ばれる樹脂中に分散
・相溶したものが挙げられる。導電性樹脂としては、下
記物質群イ) から選ばれる物質が挙げられる。

【００５３】保護層は、フィルムを摩耗等から守る、保
護層より下層の層からの低分子量成分の滲み出しを防止
する、トナー等の離型性を高める等の役割をし、下記物
質群ウ) 〜カ) から選ばれる物質が挙げられる。さら
に、下記物質群ア) 、イ) を下記物群ウ) 〜カ) から選
ばれる樹脂中に分散・相溶したものも挙げられる。

【００５４】絶縁性の基材としては、下記物質群エ) 〜
カ) から選ばれる樹脂が挙げられる。

【００５５】なお、抵抗層、保護層の抵抗値について
は、後述のように、その体積抵抗率を規定しても、実使
用時の抵抗値と一対一には対応しないことが解ってい
る。それは、一般に、抵抗層、保護層の抵抗は、電流依
存性を持つからである。フィルムの抵抗値については、
後述のような方法で測定される。

【００５６】フィルムの作成方法であるが、まず、基材
を形成する。ここで、基材としては、絶縁性の基材、導
電層、抵抗層がある。基材の作成方法は、基材を構成す
る物質を、熱溶融→分散・相溶→押し出し成形しフィル
ム形状に成形する、もしくは、溶剤に溶解→分散・相溶
→（重合）→押し出し成形しフィルム形状に成形する等
の方法がある。基材上に導電層、抵抗層、保護層を形成
する方法としては、各々の物質を溶剤に溶解→分散・相
溶→（重合）→ディップコートもしくはスプレーコート
する方法がある。

【００５７】（物質群） ア) カーボンブラック（例えば、ファーネスブラック、
アセチレンブラック、カーボンフィラー）、金属酸化粉
（例えば、ＩＴＯ粉、ＳｎＯ₂ 粉）、金属、合金粉（例
えば、Ａｇ粉、Ａｌ粉）、塩（例えば、四級アンモニウ
ム塩、過塩素酸塩） イ) ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジ
アセチレン、ポリエチレンイミン、四級アンモニウム塩
含有ポリメタクリル酸メチル等の導電性を有する樹脂 ウ) エチルセルロース、ニトロセルロース、メトキシメ
チル化ナイロン、エトキシメチル化ナイロン、共重合ナ
イロン、ポリビニルピロリドン、ガゼイン等の樹脂、あ
るいは、これらの樹脂の混合物 エ) ポリアクリレート、ポリメタクリレート等のアクリ
ル樹脂、ポリスチレン、ポリ−１−メチルスチレン等の
スチレン樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルクロライ
ド、ポリビニリデンクロライド、ポリビニルフルオライ
ド、ポリビニリデンフルオライド、ポリエステル樹脂、
ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、ポリアリレー
ト樹脂、ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリプロピ
レン樹脂等の熱可塑性樹脂、またはこれらの共重合体、
混合体。

【００５８】オ) ポリビニルアルコール、ポリアリルア
ルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアミン、
ポリアリルアミン、ポリビニルアクリル酸、ポリビニル
メタクリル酸、ポリビニル硫酸、ポリ乳酸、ガゼイン、
ヒドロキシプロピルセルロース、デンプン、アラビアゴ
ム、ポリグルタミン酸、ポリアスバラギン酸、ナイロン
樹脂等の水溶性樹脂、またはこれらの共重合体、混合
体。

【００５９】カ) エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレ
タン樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂等の熱硬化性樹脂。

【００６０】キ) 天然ゴム。

【００６１】ク) シリコーンゴム、フッ素ゴム、フロロ
シリコンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ヒドリン
ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブタジエンゴム、スチ
レンブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、イソプ
レンゴム、クロロプレンゴム、イソブチレンイソプレン
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、チオコール、等の合成ゴム、またはこれらの
ブレンド。

【００６２】ケ) スチロール樹脂、塩化ビニル樹脂、ポ
リウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、メタクリル樹脂等
を含むエラストマー材料。

【００６３】コ) ポリウレタンフォーム、ポリスチレン
フォーム、ポリエチレンフォーム、エラストマーフォー
ム、ゴムフォーム等の軟質フォーム材料。

【００６４】次に、帯電用部材の抵抗値Ｒ（Ω）の測定
方法について説明する。

【００６５】まず、図１（もしくは図２、図３）に示す
ように、被帯電体１０と帯電用部材２０を所定位置に設
置し、被帯電体１０を矢印１方向に回転させ、しかる
後、帯電用部材２０に通電する。電源３０→導電性支持
体２１→導電層２３→抵抗層２４という電流経路（図２
の場合は、電源３０→導電性支持体２１→導電層２３→
抵抗層２４→表面層２５という電流経路、図３の場合
は、電源３０→導電性支持体２１→抵抗層２４→導電層
２３→抵抗層２４という電流経路）を通って電荷が移動
し、フィルム２２の表面と被帯電体１０の導電性基体１
１との間に静電吸着力が働く。この力によって、フィル
ム２２は被帯電体１０に倣い、圧接する。そして被帯電
体１０が表面電位Ｖｓ（Ｖ）に帯電される。ここで、所
定プロセス速度（被帯電体の周速度）において表面電位
Ｖｓ（Ｖ）を得るのに必要な電流をＩ（μＡ）であると
する。

【００６６】図６は、帯電用部材の抵抗測定方法を説明
するための図である。図６は、図１で示される帯電用部
材を用いた例で記載する。被帯電体のかわりの金属電極
１５と帯電用部材２０とを実際の条件で設置し、帯電用
部材２０の導電性支持体２１と金属電極１５との間に電
源３０を接続する。金属電極１５を実際のプロセス速度
で矢印方向に回転させ、この状態で、電源３０より、電
流Ｉ（μＡ）を帯電用部材２０に供給する。その時の電
源の電圧値から抵抗値を算出する。なお、（抵抗値）＝
（電圧値）／（電流値）とした。

【００６７】このようにして求めた抵抗値を帯電用部材
の抵抗値Ｒ（Ω）と定義する。前述のように、一般に帯
電用部材の電圧電流特性は線形でなく（オーミックでな
く）、電圧、もしくは、電流に依存する。一例を示す
と、１００（Ｖ）印加時の抵抗値と３００（Ｖ）印加時
の抵抗値が各々、３×１０⁸ （Ω）、６×１０⁷ （Ω）
となる帯電用部材がある。このように電圧、もしくは、
電流に依存する部材の抵抗値を規定するためには、本発
明者が述べるような方法が最適である。

【００６８】帯電用部材の抵抗値Ｒ（Ω）の範囲である
が、例えば、比誘電率３．３、厚み０．０２（ｍｍ）、
有効帯電幅ｂが２２５（ｍｍ）で、プロセス速度１５
（ｍｍ／ｓｅｃ）で回転する被帯電体を−６００（Ｖ）
に帯電する場合、被帯電体を−６００（Ｖ）に帯電させ
るために必要な電流は−３．０（μＡ）で、種々帯電用
部材の抵抗値を上記の方法で測定し、また、その帯電用
部材を用いて被帯電体の帯電を行ったところ、安定的に
帯電を行うためには、帯電用部材の抵抗値Ｒの範囲は、
２×１０⁶ 〜３×１０⁸ （Ω）、望ましくは、３×１０
⁶ 〜２×１０⁸ （Ω）である。また、例えば、比誘電率
３．３、厚み０．０２（ｍｍ）、有効帯電長が約２２５
（ｍｍ）で、プロセス速度３０（ｍｍ／ｓｅｃ）で回転
する被帯電体を−６００（Ｖ）に帯電する場合、被帯電
体を−６００（Ｖ）に帯電させるために必要な電流は−
５．９（μＡ）で、種々帯電用部材の抵抗値を上記の方
法で測定し、また、その帯電用部材を用いて被帯電体の
帯電を行ったところ、安定的に帯電を行うためには、帯
電用部材の抵抗値Ｒの範囲は、８×１０⁵ 〜１×１０ ⁸
（Ω）、望ましくは、１×１０⁶ 〜８×１０⁷ （Ω）で
ある。このように、プロセス速度によって帯電用部材の
抵抗値Ｒの範囲をかえる必要がある。

【００６９】次に、本発明に係わる帯電装置を搭載した
画像形成装置について説明する。

【００７０】図７は、画像形成装置の概略断面図であっ
て、帯電装置として、図１で示す帯電装置を搭載した例
で示す。

【００７１】接地された、円筒状の導電性基体１１上
に、下引き層１２、感光層１３が形成された被帯電体１
０が、画像形成開始信号を受けて、図示していない搬送
手段によって矢印１方向に所定速度で回転を始め、帯電
用部材２０の導電性支持体２１に電源３０から電圧が供
給（通電）される。すると、電源３０→導電性支持体２
１→導電層２３（面内方向移動）→抵抗層２４（厚み方
向移動）という電流経路が形成され、フィルム２２表面
と導電性基材１１との間に静電吸着力が働き、フィルム
２２が被帯電体１０表面に倣い、圧接される。なお、非
通電の状態では、フィルム２２と被帯電体１０とは非接
触の状態、もしくは、接触はしているが、フィルム２２
は被帯電体１０に強固に圧接していない状態で保持され
ている。ここで、強固に圧接していない状態とは、通電
時フィルムに働く静電吸着力が、非通電時フィルムに働
く外部からの押圧手段（例えば、バネ）や帯電用部材の
弾性力による押圧力よりも大きい状態である。電圧を印
加することで、フィルム２２と被帯電体１０とは静電吸
着力によって確実に圧接される。そして、電荷が被帯電
体１０表面へと移動し、被帯電体１０表面が電位Ｖｓに
帯電される。

【００７２】ここで、被帯電体１０を電位Ｖｓに帯電さ
せるために、帯電用部材２０に供給される電圧は、直流
電圧（直流電流）、あるいは、直流電圧に交流電圧を重
畳した電圧である。帯電極性は、用いる感光層の特性に
合わせて決定すれば良い。

【００７３】図示していない潜像形成手段より出射され
る光４１により、画像に対応した潜像が被帯電体１０上
に形成され、現像手段４２よりトナーが被帯電体１０上
に現像される。被帯電体１０上に現像されたトナーは、
矢印２方向に移動する転写材４３へと転写手段４４によ
って転写され、図示していない定着手段によって転写材
４３上に定着・固定化される。

【００７４】転写後に被帯電体１０に残留したトナー
は、クリーニング手段４５によって除去され、また、図
示していない光源から出射された除電光４６によって、
被帯電体に残留した電荷が除去される。そして、被帯電
体１０は、再び、帯電装置によって、電位Ｖｓに帯電さ
れる。

【００７５】潜像形成手段としては、レーザー光学系、
ＬＥＤ、ＬＣＳ等公知の手段を用いることができる。

【００７６】現像手段４２は、公知である手段、例え
ば、２成分磁気ブラシ現像手段、１成分磁気ブラシ現像
手段、１成分ジャンピング現像手段、１成分圧接現像手
段等が適用できる。トナーは、ポリエステル系樹脂、ス
チレンアクリル系樹脂等の結着樹脂中に、色材を分散し
た、粒径０．００５〜０．０２（ｍｍ）の粒子であっ
て、必要に応じ、金属石鹸、ポリエチレングリコール等
の界面活性剤（分散剤）、電子受容性の有機錯体、塩素
化ポリエステル、ニトロフニン酸、第四級アンモニウム
塩、ピリジウム塩等の帯電制御剤、ポリプロピレンワッ
クス等の離型剤、タルク等の充填剤、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ
₂ 等の流動性向上剤が内添、もしくは、外添される。ト
ナーは、現像器内で均一に混合、分散され、所定電荷に
帯電される。現像器内にキャリアと共に混合しても良
い。トナーの帯電極性は、被帯電体１０の帯電極性をマ
イナスにし、反転現像を行う場合、マイナスとなる。

【００７７】転写手段４４としては、トナーを静電的に
転写可能な手段、例えば、コロナ転写手段、接触転写装
置を使用することができる。クリーニング手段４５とし
ては、ブレード式クリーニング手段、ファーブラシクリ
ーニング手段がある。除電光４６としては、例えば、Ｌ
ＥＤランプがある。なお、除電光４６を照射しなくと
も、画像形成は可能であるし、また、除電光の替わり
に、例えば、接触除電ブラシ等を用いても良い。

【００７８】このようにして、転写材４３上に画像形成
が行われる。

【００７９】なお、帯電用部材は、静電吸着力で被帯電
体表面に倣い、確実に圧接しているので、安定的な帯
電、画像形成が可能となった。さらに、非通電の状態で
は、静電吸着力は消失し、再び、フィルム２２と被帯電
体１０とは非接触の状態、もしくは、接触はしている
が、フィルム２２は被帯電体１０に強固に圧接していな
い状態に復帰する。したがって、非通電の状態では、帯
電用部材と被帯電体との圧接力が微小であるので、帯電
用部材の圧縮永久歪等による変形の影響を受けない。し
たがって、通電時（画像形成時）、安定的な圧接力を得
ることができ、信頼性の高い帯電、画像形成が可能とな
った。さらに、クリーニング手段をすり抜けたトナー、
微細なゴミ（紙粉）等は、帯電用部材と被帯電体との間
をすり抜けるので、帯電用部材と被帯電体との間で滞留
することがない。したがって、トナー等の被帯電体、帯
電用部材への融着・固化がなく、被帯電体、帯電用部材
の信頼性が向上し、耐久性が向上した。また、帯電用部
材と被帯電体との間に安定した微小ギャップが形成可能
であるので、安定した帯電が可能となった。

【００８０】本発明は、上記のように、帯電用部材と被
帯電体との圧接力を、主として、外部電源より印加され
る電圧による帯電用部材と被帯電体との間の静電吸着力
によるものとしている。これは、帯電用部材と被帯電体
との圧接力を、外部からの押圧手段（例えば、バネ）に
よる押圧力、帯電用部材を撓ませて設置することによる
帯電用部材の弾性力とする従来の構成とは、全く異なる
ものである。さらに、上記にように、従来課題の解決に
著しい効果が上がる。

【００８１】以下、本発明について、具体的事例をもと
にさらに詳細に説明する。なお、特別な断りがない限
り、条件は下記に示すとうりである。

【００８２】帯電装置の条件一覧 被帯電体 種類：マイナス帯電型有機感光体 形状：３０ｍｍφ 下引き層：０．００７（ｍｍ）厚み、アルマイト層 感光層の膜厚：０．０２（ｍｍ） 感光層の比誘電率：３．３ 周速度：３０（ｍｍ／ｓｅｃ） 帯電用部材 有効帯電幅ｂ：２２５（ｍｍ） フィルム長さＬ：４（ｍｍ） 取付位置 θ：３０（°） φ：４５（°） ｄ：２（ｍｍ） 測定環境：ＮＮ環境（２０℃、５０％ＲＨ） （実施例１）図２に示す帯電装置を用い、帯電用部材と
被帯電体との間に働く力を実測した。

【００８３】実験は、図２に示す帯電用部材と異なり、
抵抗層のみからなるカーボンブラックを分散させた、厚
み０．０４（ｍｍ）のメチルメトキシ化ナイロンフィル
ムを用いた。このフィルムのヤング率は１００（ｋｇ／
ｍｍ² ）、そして、この条件の基での帯電用部材の抵抗
値Ｒ（Ω）を図６にしたがって測定したところ、Ｒ＝１
×１０⁷ （Ω）であった。

【００８４】被帯電体に働く力は、糸の一端を被帯電体
の周に固定した上で周に巻き付け、その糸の他端を移動
速度３０（ｍｍ／ｓｅｃ）で引っ張った時の引っ張り力
を測定することで見積もった。なお、被帯電体は滑らか
に回転できるようにした。帯電用部材と被帯電体との間
に圧接力が発生すると、フィルムと被帯電体との間の摩
擦力が働き、したがって、引っ張り力が大きくなる。こ
こで、フィルムと被帯電体の摩擦係数は０．７３であっ
た。測定した引っ張り力より帯電用部材と被帯電体との
間に働く力Ｆを見積もった。

【００８５】横軸に印加電圧Ｖａの絶対値を縦軸に力Ｆ
をプロットした結果を図８に示す。

【００８６】図８を説明すると、まず、Ｖａ＝０（Ｖ）
の時、帯電用部材と被帯電体との間には静電吸着力は働
かず、帯電用部材を撓ませて設置することによる帯電用
部材の弾性力による押圧力が働く。この押圧力は、Ｖａ
を変えても変わることがない。｜Ｖａ｜を上昇させてい
くと、フィルムと被帯電体との間に静電吸着力が働く。
この力でフィルムは被帯電体に倣おうと撓む。つまり、
被帯電体には、 （フィルムの弾性力による押圧力）＋（静電吸着力）−
（静電吸着力による変形に逆らうフィルムの弾性力） の力Ｆが働く。以降、 Ｆ１＝（フィルムの弾性力による押圧力） Ｆ２＝（静電吸着力）−（静電吸着力による変形に逆ら
うフィルムの弾性力） とする。

【００８７】力Ｆは、Ｖａの２乗に比例する。そして、
あるＶａ値、この実験では、｜Ｖａ｜＝５７０（Ｖ）
で、力Ｆは飽和する。これは、前述のように、静電吸着
力が（Ｖａ−Ｖ₀ ）の２乗に比例するためである（Ｖ₀
は、被帯電体の帯電後の表面電位。これは、｜Ｖａ｜＜
５７０（Ｖ）でＶ₀ ＝０（Ｖ）、｜Ｖａ｜≧５７０
（Ｖ）で｜Ｖ₀ ｜＝｜Ｖａ｜−５７０（Ｖ）となるた
め。）。

【００８８】非通電時、帯電用部材と被帯電体との間に
働く力Ｆは、Ｆ１のみで、Ｆ１＝４（ｇ）である。Ｖ₀
＝−６００（Ｖ）とする場合（つまり、Ｖａ＝−１．１
７（ｋＶ））の力Ｆは、Ｆ１とＦ２との和となり、Ｆ１
は４（ｇ）、Ｆ２は７８（ｇ）、力Ｆは８２（ｇ）であ
る。なお、帯電用部材と被帯電体との接触状態を観察し
たところ、帯電用部材は被帯電体に確実に密着・圧接し
ていた。

【００８９】この帯電装置を図７に示す画像形成装置に
搭載して画像形成を行ったところ、品質良好な画像を得
ることができた。

【００９０】また、Ａ４サイズの画像を５０００枚形成
した。この場合、１枚毎、被帯電体の回転、停止を行
い、被帯電体回転→Ｖａ印加→画像形成→Ｖａ、被帯電
体停止、とした。５０００枚後、帯電用部材表面へのト
ナー付着、融着は皆無であり、品質良好な画像を得るこ
とができた。これは、非通電時の力Ｆが小さいので、万
が一、クリーニング手段をすり抜けたトナーがあって
も、帯電用部材と被帯電体との間に滞留せずに、下流側
へと排出されるからである。

【００９１】参考として、Ａ４サイズの画像形成を連続
して５０００枚（被帯電体を回転、Ｖａを印加し続け
る）形成したが、この場合は、概ね１０００枚程度か
ら、画像品質が劣化してきた。これは、Ｖａを印加し続
けることにより、クリーニング手段をすり抜けたトナー
を帯電用部材と被帯電体との間の下流側へと排出できな
いためである。

【００９２】したがって、印加電圧は、被帯電体の回転
開始直後に印加する方が良い。もしくは、画像形成後、
Ｖａを停止した直後被帯電体の回転を停止する方が良
い。

【００９３】なお、通常の画像形成装置においては、１
０００枚連続画像形成を行う場合は希で、何枚か連続画
像形成をした後、待機状態に入るので、上記のような制
御を行うことで、帯電用部材と被帯電体との間にトナー
が滞留することなく、良好な品質の画像を継続して得る
ことができる。

【００９４】（実施例２）フィルム厚み、取付位置を変
えた場合の挙動を調べた。表１に示す条件を変えた以外
は、実施例１と同じ条件にした帯電装置２〜７につい
て、帯電用部材の非通電時の押圧力（つまり、Ｆ１）
と、Ｖ₀ ＝−６００（Ｖ）となるＶａを印加したときの
（静電吸着力）−（静電吸着力による変形に逆らうフィ
ルムの弾性力）による押圧力（つまり、Ｆ２）とを実施
例１と同様に求めた。なお、フィルムのヤング率は実施
例１と同じ１００（ｋｇ／ｍｍ² ）であった。結果を表
１に記す。なお、表１においては、実施例１に示される
帯電装置１の結果をＮＯ．１に示した。

【００９５】

【表１】

【００９６】表１より、フィルム厚みが厚くなると力Ｆ
１が増え、Ｆ２が減ることが解る。Ｆ１、Ｆ２の変化率
は、厚みの比の各々、３乗、１／３乗に概ね一致する。
また、設定角度φを小さくする方が力Ｆ１が減り、Ｆ２
が増えることも解る。

【００９７】ＮＯ．２〜７の帯電装置を図７に示す画像
形成装置に搭載して画像形成を行ったところ、初期的に
は、いずれのものも品質良好な画像を得ることができ
た。

【００９８】Ａ４サイズの画像を１枚毎、被帯電体の回
転、停止を行い、被帯電体回転→Ｖａ印加→画像形成→
Ｖａ、被帯電体停止、として５０００枚形成したとこ
ろ、ＮＯ．４、５、７の帯電装置では、５０００枚後、
帯電用部材表面へのトナー付着、融着は皆無であり、品
質良好な画像を得ることができた。が、ＮＯ．３の帯電
装置は、概ね１０００枚程度から、ＮＯ．２、６の帯電
装置は、概ね４０００枚程度から、画像品質が劣化して
きた。これは、クリーニング手段をすり抜けたトナーが
帯電用部材と被帯電体との間に滞留し、帯電用部材と被
帯電体との空隙距離を変動させたため、帯電不良（表面
電位が低くなる）部分ができたため、と、帯電用部材表
面へのトナー融着（トナー融着箇所が絶縁性となるた
め）による帯電不良（表面電位が低くなる）部分ができ
たためである。

【００９９】結果より、Ｆ１が概ね２０（ｇ）以下、Ｆ
１とＦ２の和が概ね３０（ｇ）以上であれば、安定し
て、良好な品質の画像が得られることが解った。

【０１００】次に、取付位置θを変えた場合の挙動を調
べた。θ＝−４５、０、９０、１４５（°）と変えた以
外は、実施例１と同じ条件にした。なお、帯電用部材
は、フィルム先端が被帯電体の回転方向になるように設
置した。

【０１０１】Ｆ１と、Ｖ₀ ＝−６００（Ｖ）となるＶａ
を印加したときの力Ｆと測定したところ、いずれのθに
おいても、Ｆ１＝４（ｇ）、Ｆ２＝７８（ｇ）であっ
た。

【０１０２】これらの帯電装置を図７に示す画像形成装
置に搭載して、Ａ４サイズの画像を１枚毎、被帯電体の
回転、停止を行い、被帯電体回転→Ｖａ印加→画像形成
→Ｖａ、被帯電体停止、として５０００枚形成したとこ
ろ、いずれのものも品質良好な画像を得ることができ
た。

【０１０３】なお、θ〜−４５（°）以下で、φ〜４５
（°）以下の場合は、フィルムが自重で上流側に垂れ下
がろうとして、フィルムと被帯電体の接触が良好に取れ
ない場合があるので、このような条件は余り好ましくな
い。また、θ〜１３５（°）以上で、φ〜４５（°）以
下の場合は、フィルムが被帯電体とは逆側に垂れ下がる
ので、このような条件も余り好ましくない。

【０１０４】θ＝９０（°）、φ＝０（°）の場合は、
被通電時、フィルムと被帯電体を被接触状態に保持し、
通電時、静電吸着力によって、フィルムを被帯電体に圧
接することができるのでより好ましい。

【０１０５】一例を挙げると、帯電装置３に示される帯
電用部材をθ＝９０（°）、φ＝０（°）、ｄ＝０．１
（ｍｍ）として設置した場合、力Ｆ１＝０（ｇ）、Ｆ２
＝３１（ｇ）となり、さらに、図７に示す画像形成装置
に搭載して、Ａ４サイズの画像を１枚毎、被帯電体の回
転、停止を行い、被帯電体回転→Ｖａ印加→画像形成→
Ｖａ、被帯電体停止、として５０００枚形成したとこ
ろ、品質良好な画像を得ることができた。

【０１０６】（実施例３）次に、フィルムの曲げこわさ
（式(1) 参照）と帯電性能との関係を調べた。

【０１０７】θ＝３０（°）、φ＝１５（°）、ｄ＝
０．７（ｍｍ）とした以外は実施例１と同様にし、以下
に示す帯電装置６〜１８を形成した。なお、Ｖ₀ ＝−６
００（Ｖ）とするために必要な電流値は、−５．９（μ
Ａ）であった。

【０１０８】＜帯電装置８＞帯電用部材のフィルムとし
て、過塩素酸リチウムを相溶させた厚み０．０４（ｍ
ｍ）のポリウレタンからなる抵抗層を形成し、その裏面
ににカーボンブラックを分散させた厚み０．００５（ｍ
ｍ）のポリエチレン樹脂からなる導電層を形成した。な
お、抵抗層に対し、導電層を充分に低抵抗とした。この
フィルムを２つ折りにして、図１に示すような帯電装置
を構成した。なお、通電時の電流経路は、電源→帯電用
部材の導電性支持体→導電層（面内方向移動）→抵抗層
（厚み方向移動）→被帯電体、である。

【０１０９】図６に示すように、帯電用部材の抵抗値を
測定したところ、Ｒ＝４×１０⁶ （Ω）であった。

【０１１０】＜帯電装置９＞帯電用部材のフィルムとし
て、カーボンブラックを分散させた厚み０．０７（ｍ
ｍ）のポリウレタンからなる抵抗層を形成し、その裏面
にカーボンブラックを分散させた厚み０．００５（ｍ
ｍ）のポリエチレン樹脂からなる導電層を形成し、さら
に、抵抗層表面（導電層がない側）に、架橋剤としてク
エン酸を配合したＮ−メチルメトキシ化ナイロンからな
る厚み０．０１（ｍｍ）の保護層を形成した。なお、抵
抗層に対し、導電層を充分に低抵抗とした。このフィル
ムを２つ折りにして、図１に示すような帯電装置を構成
した。なお、通電時の電流経路は、電源→帯電用部材の
導電性支持体→導電層（面内方向移動）→抵抗層（厚み
方向移動）→保護層（厚み方向移動）→被帯電体、であ
る。

【０１１１】図６に示すように、帯電用部材の抵抗値を
測定したところ、Ｒ＝１×１０⁷ （Ω）であった。

【０１１２】＜帯電装置１０＞帯電用部材のフィルムと
して、カーボンブラックを分散させた厚み０．０４（ｍ
ｍ）の導電性ポリウレタン樹脂からなる抵抗層を形成
し、その裏面にカーボンブラックを分散させた厚み０．
００５（ｍｍ）のポリエチレン樹脂からなる導電層を形
成した。なお、抵抗層に対し、導電層を充分に低抵抗と
した。このフィルムを２つ折りにして、図１に示すよう
な帯電装置を構成した。なお、通電時の電流経路は、電
源→帯電用部材の導電性支持体→導電層（面内方向移
動）→抵抗層（厚み方向移動）→被帯電体、である。

【０１１３】図６に示すように、帯電用部材の抵抗値を
測定したところ、Ｒ＝８×１０⁶ （Ω）であった。

【０１１４】＜帯電装置１１＞帯電用部材のフィルムと
して、カーボンブラックを分散させた厚み０．０４０
（ｍｍ）の導電性ポリウレタン樹脂からなる抵抗層を形
成した。このフィルムを２つ折りにして、図１に示すよ
うな帯電装置を構成した。なお、通電時の電流経路は、
電源→帯電用部材の導電性支持体→抵抗層（面内方向移
動）→被帯電体、である。

【０１１５】図６に示すように、帯電用部材の抵抗値を
測定したところ、Ｒ＝１×１０⁷ （Ω）であった。

【０１１６】＜帯電装置１２＞帯電用部材のフィルムと
して、架橋剤としてメラミンを配合したＮ−メチルメト
キシ化ナイロン層からなる厚み０．０１０（ｍｍ）の抵
抗層を、０．０２５（ｍｍ）厚みのポリエステル基材の
上に形成した。このフィルムを２つ折りにして、図１に
示すような帯電装置を構成した。なお、通電時の電流経
路は、電源→帯電用部材の導電性支持体→抵抗層（面内
方向移動）→被帯電体、である。

【０１１７】図６に示すように、帯電用部材の抵抗値を
測定したところ、Ｒ＝２×１０⁷ （Ω）であった。

【０１１８】＜帯電装置１３＞帯電用部材のフィルムと
して、カーボンブラックを分散させた厚み０．１（ｍ
ｍ）のエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合
ゴムからなる抵抗層（弾性を有する抵抗層）上に、厚み
０．０１（ｍｍ）のポリピロールを配合したＮ−メチル
メトキシ化ナイロンからなる保護層を形成した。なお、
保護層に対し、抵抗層を低抵抗とした。このフィルムを
２つ折りにして、図１に示すような帯電装置を構成し
た。なお、通電時の電流経路は、電源→帯電用部材の導
電性支持体→抵抗層（面内方向移動）→保護層（厚み方
向移動）→被帯電体、である。

【０１１９】図６に示すように、帯電用部材の抵抗値を
測定したところ、Ｒ＝２×１０⁷ （Ω）であった。

【０１２０】＜帯電装置１４＞帯電用部材のフィルムと
して、カーボンブラックを分散させた厚み０．４４（ｍ
ｍ）のエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合
ゴムからなる抵抗層（弾性を有する抵抗層）上に、厚み
０．０１（ｍｍ）のポリピロールを配合したＮ−メチル
メトキシ化ナイロンからなる保護層を形成した。なお、
保護層に対し、抵抗層を低抵抗とした。そして図１に示
すような帯電装置を構成した。なお、通電時の電流経路
は、電源→帯電用部材の導電性支持体→抵抗層（面内方
向移動）→保護層（厚み方向移動）→被帯電体、であ
る。

【０１２１】図６に示すように、帯電用部材の抵抗値を
測定したところ、Ｒ＝２×１０⁷ （Ω）であった。

【０１２２】＜帯電装置１５（比較例）＞帯電用部材と
して、厚み０．０７５（ｍｍ）のポリエステル基材の上
に、カーボンブラックを分散させた厚み０．００５（ｍ
ｍ）のポリエチレン樹脂からなる導電層を形成し、さら
に、架橋剤としてクエン酸を配合したＮ−メチルメトキ
シ化ナイロンからなる厚み０．０２（ｍｍ）の抵抗層を
形成した。なお、抵抗層に対し、導電層を充分に低抵抗
とした。このフィルムを２つ折りして図１に示すような
帯電装置を構成した。なお、通電時の電流経路は、電源
→帯電用部材の導電性支持体→導電層（面内方向移動）
→抵抗層（厚み方向移動）→被帯電体、である。

【０１２３】図６に示すように、帯電用部材の抵抗値を
測定したところ、Ｒ＝１×１０⁷ （Ω）であった。

【０１２４】＜帯電装置１６（比較例）＞帯電用部材の
フィルムとして、カーボンブラックを分散させた厚み
０．６（ｍｍ）のエピクロルヒドリン−エチレンオキサ
イド共重合ゴムからなる抵抗層（弾性を有する抵抗層）
上に、厚み０．０１（ｍｍ）のポリピロールを配合した
Ｎ−メチルメトキシ化ナイロンからなる保護層を形成し
た。なお、保護層に対し、抵抗層を低抵抗とした。そし
て図１に示すような帯電装置を構成した。なお、通電時
の電流経路は、電源→帯電用部材の導電性支持体→抵抗
層（面内方向移動）→保護層（厚み方向移動）→被帯電
体、である。

【０１２５】図６に示すように、帯電用部材の抵抗値を
測定したところ、Ｒ＝２×１０⁷ （Ω）であった。

【０１２６】＜帯電装置１７（比較例）＞帯電用部材と
して、厚み０．３（ｍｍ）のポリウレタン基材の上に、
カーボンブラックを分散させた厚み０．００５（ｍｍ）
のポリエチレン樹脂からなる導電層を形成し、さらに、
架橋剤としてクエン酸を配合したＮ−メチルメトキシ化
ナイロンからなる厚み０．０２（ｍｍ）の抵抗層を形成
した。なお、抵抗層に対し、導電層を充分に低抵抗とし
た。そして図２に示すような帯電装置を構成した。通電
時の電流経路は、電源→帯電用部材の導電性支持体→導
電層（面内方向移動）→抵抗層（厚み方向移動）→被帯
電体、である。

【０１２７】図６に示すように、帯電用部材の抵抗値を
測定したところ、Ｒ＝１×１０⁷ （Ω）であった。

【０１２８】＜帯電装置１８（比較例）＞帯電用部材と
して、厚み１（ｍｍ）のポリウレタン基材の上に、カー
ボンブラックを分散させた厚み０．００５（ｍｍ）のポ
リエチレン樹脂からなる導電層を形成し、さらに、架橋
剤としてクエン酸を配合したＮ−メチルメトキシ化ナイ
ロンからなる厚み０．０２０（ｍｍ）の抵抗層を形成し
た。なお、抵抗層に対し、導電層を充分に低抵抗とし
た。そして図２に示すような帯電装置を構成した。通電
時の電流経路は、電源→帯電用部材の導電性支持体→導
電層（面内方向移動）→抵抗層（厚み方向移動）→被帯
電体、である。

【０１２９】図６に示すように、帯電用部材の抵抗値を
測定したところ、Ｒ＝１×１０⁷ （Ω）であった。

【０１３０】これら、帯電装置８〜１８のフィルムのヤ
ング率Ｅを測定した。結果を表２のＥの欄に示す。そし
て、フィルム厚みをｔ（ｍｍ）として、Ｅｔ³ の値を求
めた。その結果を併せて表２に示す。

【０１３１】さらに、実施例１のように、フィルム（帯
電用部材）と被帯電体との間に働く力Ｆを測定した（具
体的には、Ｖａ＝０（Ｖ）と、Ｖ₀ ＝−６００（Ｖ）と
なるＶａを印加したときの力Ｆとを測定した）。結果を
表２の力Ｆの欄に示す。なお、力Ｆの欄には、帯電用部
材が被帯電体に圧接する力が、主として、静電吸着力に
よる押圧力Ｆ２による場合、つまり、Ｆ１が概ね２０
（ｇ）以下でＦ１とＦ２との和が概ね３０（ｇ）以上の
場合は、○印を、静電吸着力はほとんど働かず、主に非
通電時の押圧力Ｆ１による場合、つまり、Ｆ１が概ね２
０（ｇ）以上の場合は、×印を記した。

【０１３２】また、帯電装置８〜１８を図７に示す画像
形成装置に搭載して、Ａ４サイズの画像を１枚毎、被帯
電体の回転、停止を行い、被帯電体回転→Ｖａ印加→画
像形成→Ｖａ、被帯電体停止、として５０００枚形成し
た結果を表２の画像の欄に示す。なお、画像の欄には、
５０００枚を通して、画像品質の劣化がない場合、○印
を、画像品質が劣化した場合は、×印を記した。

【０１３３】

【表２】

【０１３４】表２より、ヤング率Ｅと、厚みｔの３乗と
の積が、式、 Ｅ・ｔ³ ＜０．２（ｋｇ・ｍｍ） ・・・(C) を満足すると、帯電用部材を被帯電体に、主として、静
電吸着力による押圧力Ｆ２によって圧接・密着させるこ
とが可能であることが解る。

【０１３５】ここで、前記式（Ａ）のＥ・Ｉの項に前記
式（１）のＥ・Ｉの右辺を代入すると、 ｆ＝３・（ｂ・Ｅ・ｔ³ ／１２）・ｙ／Ｌ³ ＝ｂ・Ｅ・ｔ³ ・ｙ／（４・Ｌ³ ） ・・・(D) となる。ここで、α＝ｙ／（４・Ｌ³ ）とすると、式
（Ｄ）は、 ｆ＝α・ｂ・Ｅ・ｔ³ ・・・(E) となり、ｆはｂ・Ｅ・ｔ³ に比例することが解る。一
方、上記式（Ｃ）は、ｂ＝２２５（ｍｍ）として実験し
た結果である表２に基づいて導出された式であるので、
ｂ（＝２２５）に基づいて一般化すると、 ｂ・ｔ³ ・Ｅ＜４５（ｋｇ・ｍｍ² ） ・・・(F) が導出できる。この式（Ｆ）を満足すると、帯電用部材
を被帯電体に、主として、静電吸着力による押圧力Ｆ２
によって圧接・密着させることが可能であることが解
る。

【０１３６】なお、帯電装置１３、１４のように、帯電
用部材の抵抗層がゴム弾性を有する場合は、ヤング率が
小さいで、多少膜厚が厚くなっても、静電吸着力による
被帯電体表面への帯電用部材の圧接が可能となる。

【０１３７】帯電装置８〜１４の帯電用部材は、静電吸
着力で被帯電体表面に倣い、確実に圧接しているので、
安定的な帯電、画像形成が可能となった。さらに、非通
電の状態では、帯電用部材と被帯電体との圧接力が微小
であるので、帯電用部材の圧縮永久歪等による変形の影
響を受けない。したがって、通電時（画像形成時）、安
定的な圧接力を得ることができ、信頼性の高い帯電、画
像形成が可能となった。さらに、クリーニング手段をす
り抜けたトナー、微細なゴミ（紙粉）等は、帯電用部材
と被帯電体との間をすり抜けるので、帯電用部材と被帯
電体との間で滞留することがない。したがって、トナー
等の被帯電体、帯電用部材への融着・固化がなく、被帯
電体、帯電用部材の信頼性が向上し、耐久性が向上し
た。また、帯電用部材と被帯電体との間に安定した微小
ギャップが形成可能であるので、安定した帯電が可能と
なった。

【０１３８】なお、式 ｂ・ｔ³ ・Ｅ＜４５（ｋｇ・ｍｍ² ） を満足しない帯電装置１５〜１８は、初期的には、品質
良好な画像を得ることができるが、画像形成を繰り返す
にしたがって画像品質が劣化する。これは、クリーニン
グ手段をすり抜けたトナーが帯電用部材と被帯電体との
間に蓄積、滞留し、帯電用部材と被帯電体との空隙距離
を変動させたため、帯電不良（表面電位が低くなる）部
分ができたため、と、帯電用部材表面へのトナー融着
（トナー融着箇所が絶縁性となるため）による帯電不良
（表面電位が低くなる）部分ができるためである。

【０１３９】帯電装置８〜１４は、帯電用部材と被帯電
体との圧接力を、従来のように外部からの押圧手段（例
えば、バネ）による押圧力とする帯電装置、帯電装置１
５〜１８のように帯電用部材を撓ませて設置することに
よる帯電用部材の弾性力とする帯電装置とは、全く異な
るものである。特に、帯電装置１８のように、いわゆ
る、ブレード状帯電用部材を用いた場合、帯電用部材は
静電吸着力により被帯電体へ圧接させることはできな
い。

【０１４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の帯電装置
は、外部より電圧が供給された帯電用部材を被帯電体へ
接触させて被帯電体面を帯電処理する帯電装置におい
て、帯電用部材の被帯電体への圧接力が、主として、外
部電源より印加される電圧による帯電用部材と被帯電体
との間の静電吸着力によって与えられるので、帯電用部
材は静電吸着力で被帯電体表面に倣い、確実に圧接する
ので、安定的な帯電、画像形成が可能となった。さら
に、非通電の状態では、帯電用部材と被帯電体との圧接
力が微小であるので、帯電用部材の圧縮永久歪等による
変形の影響を受けない。したがって、通電時（画像形成
時）、安定的な圧接力を得ることができ、信頼性の高い
帯電、画像形成が可能となった。さらに、クリーニング
手段をすり抜けたトナー、微細なゴミ（紙粉）等は、帯
電用部材と被帯電体との間をすり抜けるので、帯電用部
材と被帯電体との間で滞留することがない。したがっ
て、トナー等の被帯電体、帯電用部材への融着・固化が
なく、被帯電体、帯電用部材の信頼性が向上し、耐久性
が向上した。また、帯電用部材と被帯電体との間に安定
した微小ギャップが形成可能であるので、安定した帯電
が可能となった。また、圧接力を与えるための押圧手段
等、特別な構造を用いる必要がなくなり、さらに、帯電
用部材の被帯電体からの離接機構等、複雑で高価な構成
を用いなくとも良くなった。したがって、装置の低コス
ト化、小型化が可能になった。

【０１４１】また、外部電源より印加される電圧のオ
ン、オフにより、該帯電用部材が被帯電体に接離するの
で、通電時のみ帯電用部材が被帯電体に圧接する。した
がって、帯電用部材は圧縮永久歪等による変形の影響を
受け難く、信頼性の高い帯電、画像形成が可能となっ
た。さらに、通電時、帯電用部材は静電吸着力で被帯電
体表面に倣い、確実に圧接するので、安定的な帯電、画
像形成が可能となった。また、クリーニング手段をすり
抜けたトナー、微細なゴミ（紙粉）等は、非通電時に帯
電用部材と被帯電体との間をすり抜けるので、帯電用部
材と被帯電体との間で滞留することがない。したがっ
て、トナー等の被帯電体、帯電用部材への融着・固化が
なく、被帯電体、帯電用部材の信頼性が向上し、耐久性
が向上した。また、帯電用部材の被帯電体への圧接力を
与えるための押圧手段等、特別な構造を用いる必要がな
くなり、さらに、帯電用部材の被帯電体からの離接機構
等、複雑で高価な構成を用いなくとも良くなった。した
がって、装置の低コスト化、小型化が可能になった。

【０１４２】また、本発明においては、帯電用部材を被
帯電体へ接触させて被帯電体面を帯電処理する帯電装置
において、帯電用部材が厚みｔ（ｍｍ）のフィルムから
形成され、該フィルムのヤング率をＥ（ｋｇ／ｍｍ
² ）、有効帯電幅をｂ（ｍｍ）とした場合、式、 ｂ・ｔ³ ・Ｅ＜４５ を満足することにより、帯電用部材を静電吸着力で被帯
電体表面に倣い、確実に圧接させることが可能となっ
た。したがって、安定的な帯電、画像形成が可能となっ
た。さらに、非通電の状態では、帯電用部材と被帯電体
との圧接力が微小となるので、帯電用部材は圧縮永久歪
等による変形の影響を受けない。したがって、通電時
（画像形成時）、安定的な圧接力を得ることができ、信
頼性の高い帯電、画像形成が可能となった。さらに、ク
リーニング手段をすり抜けたトナー、微細なゴミ（紙
粉）等は、帯電用部材と被帯電体との間をすり抜けるの
で、帯電用部材と被帯電体との間で滞留することがな
い。したがって、トナー等の被帯電体、帯電用部材への
融着・固化がなく、被帯電体、帯電用部材の信頼性が向
上し、耐久性が向上した。また、帯電用部材と被帯電体
との間に安定した微小ギャップが形成可能であるので、
安定した帯電が可能となった。また、圧接力を与えるた
めの押圧手段等、特別な構造を用いる必要がなくなり、
さらに、帯電用部材の被帯電体からの離接機構等、複雑
で高価な構成を用いなくとも良くなった。したがって、
装置の低コスト化、小型化が可能になった。

【０１４３】本発明の帯電装置をプリンター、ビデオプ
リンター、ファクシミリ、複写機、ディスプレー等の画
像形成装置に応用すれば特に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる帯電装置の概略断面図である。

【図２】本発明に係わる他の帯電装置の概略断面図であ
る。

【図３】本発明に係わる他の帯電装置の概略断面図であ
る。

【図４】本発明に係わる他の帯電装置の概略断面図であ
る。

【図５】本発明に係わる他の帯電装置の概略断面図であ
る。

【図６】本発明に係わる帯電装置の帯電用部材の抵抗測
定方法を説明するための図である。

【図７】本発明に係わる帯電装置を搭載した画像形成装
置の概略断面図である。

【図８】横軸に印加電圧Ｖａの絶対値を縦軸に力Ｆをプ
ロットした図である。

【符号の説明】

１０ 被帯電体 ２０ 帯電用部材 ２１ 導電性支持体 ２２ フィルム ２３ 導電層 ２４ 抵抗層 ２５ 保護層 ３０ 電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 研二郎 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−51614（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−138749（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部より電圧が供給された帯電用部材を
   被帯電体へ接触させて被帯電体面を帯電処理する帯電装
   置において、帯電用部材の被帯電体への圧接力が、主と
   して、外部電源より印加される電圧による帯電用部材と
   被帯電体との間の静電吸着力によって与えられ、かつ、
   該電圧のオン、オフにより、該帯電用部材が被帯電体に
   接離することを特徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】 前記帯電用部材がフィルムにより構成さ
   れ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】 前記フィルムが、少なくとも、導電層、
   導電層より高抵抗な抵抗層をこの順に積層され、抵抗層
   が被帯電体に接触するように構成されていることを特徴
   とする請求項２記載の帯電装置。
4. 【請求項４】 前記フィルムが、少なくともゴム弾性を
   有する層を有する構成であることを特徴とする請求項２
   あるいは３記載の帯電装置。