JP3339877B2

JP3339877B2 - 接触帯電装置

Info

Publication number: JP3339877B2
Application number: JP12330292A
Authority: JP
Inventors: 彰仁池側; 雅己浅野; 修司飯野; 以清大澤
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 2002-10-28
Anticipated expiration: 2017-10-28
Also published as: US5278614A; JPH05323762A

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の複写機、
プリンタ等の画像形成装置用の帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機、プリンタ等の画
像形成装置では、感光体ドラム等の静電潜像担持体を帯
電装置により帯電させ、その帯電域に画像露光して静電
潜像を形成し、該潜像を現像して可視像とし、これを転
写材へ転写し、定着させる。前記帯電装置としては種々
のタイプのものが知られているが、大別するとコロナ放
電を利用したコロナ帯電装置と、帯電ブラシや帯電ロー
ラ或いは回転駆動される帯電用の無端ベルトを静電潜像
担持体表面に接触させる接触式帯電装置に分けられる。

【０００３】コロナ放電を利用した帯電装置は安定した
帯電を行えるという利点を有するが、多量のオゾン発生
を伴い、これが静電潜像担持体の劣化を招く等の問題が
あることから、オゾン発生量がコロナ帯電装置に比べて
著しく少ない接触帯電装置が注目されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、接触帯電装置
のうち、帯電ブラシを用いるものはそのブラシの製作に
手間を要するという問題があり、帯電ローラを用いるも
のでは、該ローラを駆動するための手段が必要であるの
でそれだけ構造が複雑となるうえ、画像形成装置停止中
も該帯電ローラが静電潜像担持体に接触したままである
ので、そこにクリープ変形歪みが残留し、これが帯電不
良の原因となる。ブレード方式のものでは、該ブレード
の設定が難しいうえ、ブレードが強く静電潜像担持体表
面に接触するので、該担持体を傷つける恐れがあり、ま
た静電潜像担持体を回転させるために大きいトルクを必
要とする。さらに、帯電用の無端ベルトを用いるもので
は、全体が大形化し、ベルト駆動方式も複雑になるとい
う問題がある。

【０００５】帯電装置がその製作に手間を要したり、構
造が複雑化したり、大形化したり、その駆動方式が複雑
になることは、画像形成装置の低価格化、小形化が求め
られている今日、無視できない問題である。そこで本発
明は従来の接触帯電装置に比べると構造を簡素化するこ
とができ、また、それだけ簡単安価に提供することがで
き、それでいて安定した状態で良好な帯電を行うことが
できる信頼性の高い接触帯電装置を提供することを課題
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するため研究を重ねた結果、帯電用フィルムにて帯電
を行うようにし、該フィルムを導電層と絶縁層の二層構
造となし、該絶縁層を静電潜像担持体に接触させれば、
該絶縁層により導電層と静電潜像担持体表面間に一定の
距離を確保して注入帯電を抑制できるとともに導電層へ
のトナーの付着も抑制でき、これによって前記課題が解
決されることを見出し、本発明を完成した。

【０００７】すなわち、本発明は、片側端部で支持さ
れ、自由端部側が静電潜像担持体に接触できる可撓性の
帯電用フィルムを備え、前記フィルムは絶縁層と導電層
の二層からなり、該絶縁層が前記静電潜像担持体に接触
せしめられる接触帯電装置を提供するものである。導電
層及び絶縁層を含む可撓性フィルムは、図４に示すよう
に、幅ｂ〔ｃｍ〕（例えば１ｃｍ）の該フィルムＳを外
径Ｄ＝１〔ｃｍ〕の断面円形の芯棒Ａに巻きつけるとき
（従って後述するフィルム曲率半径ρが実質上０．５ｃ
ｍとなるように巻きつけるとき）に要する曲げモーメン
トＭが、Ｍ≦２０〔ｇ・ｃｍ〕より好ましくは、Ｍ
≦１０〔ｇ・ｃｍ〕のものである。

【０００８】なお、曲げモーメントＭは、Ｍ＝ＥＩ／
ρ、但しＩ＝ｂｈ³／１２から求められる数値である。
ここでＥはフィルムのヤング率〔ｇ／ｃｍ²〕、Ｉはフ
ィルムの断面２次モーメント〔ｃｍ⁴〕、ρはフィルム
の曲率半径〔ｃｍ〕であり、曲率の中心、すなわち、芯
棒Ａの中心Ｏとフィルムの中立面ＮＳとの距離、ｈはフ
ィルムの厚さ〔ｃｍ〕である。

【０００９】曲げモーメントＭが２０〔ｇ・ｃｍ〕を超
えると、そのフィルムは静電潜像担持表面にうまく接触
しなくなり、該静電潜像担持体表面の電位ムラ、ひいて
は画像ノイズの発生が著しくなり、好ましくない。曲げ
モーメントＭの下限値については、特に限定はないが、
接触帯電に用いるための機械的強度（フィルムの破れ、
ちぎれ等の防止）を保つという別の要因から、概ね０．
００１〔ｇ・ｃｍ〕以上であることが好ましい。

【００１０】前記帯電用の可撓性フィルムを構成する導
電層の材料としては、金属材料や樹脂材料の利用が考え
られる。金属材料としては、アルミニウム、金、銅、
鉄、銀、クロム、ニッケル、白金、錫、チタニウム等の
金属、或いはこれらの合金材料を挙げることができる。
また、樹脂材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリ
カーボネイト、ポリスチレン、アクリロニトリル−アク
リル酸メチル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン
−スチレン共重合体、ポリテレフタル酸エチレン、ポリ
ウレタンエラストマー、ビスコースレーヨン、硝酸セル
ロース、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオ
ン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、エチルセルロー
ス、再生セルロース、ポリアミド（ナイロン６、ナイロ
ン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４
６）、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホ
ン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合
体、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン−塩化ビニル
共重合体、ビニルニトリルゴム合金、ポリテトラフルオ
ロエチレン、ポリクロロフルオロエチレン、ポリ弗化ビ
ニル、ポリ弗化ビニリデン等の樹脂材料（これらは本来
絶縁性）に、導電性材料を分散せしめたり、これら樹脂
材料表面を導電化処理したりして、適宜、導電性化、若
しくは低抵抗化したものが考えられる。

【００１１】特に樹脂中に金属粉、金属ウィスカ、カー
ボンブラック、カーボンファイバ等を含有させた場合に
は１０³〜１０⁸Ωｃｍ程度の、導電性とまでは至らな
い程度の低抵抗材料を得ることができ、これも利用でき
る。前記帯電用の可撓性フィルムを構成する絶縁層の材
料としては次のものを例示できる。

【００１２】ポリエステル、ポリプロピレン、ポリビル
ニアルコール、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル
共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネイ
ト、ポリスチレン、アクリロニトリル−アクリル酸メチ
ル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン
共重合体、ポリテレフタル酸エチレン、ポリウレタンエ
ラストマー、ビスコースレーヨン、硝酸セルロース、酢
酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロ
ース、酢酸酪酸セルロース、エチルセルロース、再生セ
ルロース、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６、ナ
イロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６等）、ポリイ
ミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ塩化
ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビ
ニリデン、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体、ビニ
ルニトリルゴム合金、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
リクロロフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化
ビニリデン等の樹脂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂
等のセラミック乃至無機物。

【００１３】なお、導電層と絶縁層のそれぞれは２以上
の材料で構成されていてもよく、また、絶縁層の形成
は、絶縁材料が樹脂の場合は導電層への塗布形成等が考
えられ、絶縁材料がセラミック等では、導電層への蒸着
形成、或いはセラミックを粒子化し、適当なバインダー
樹脂に分散した分散液を塗布すること等が考えられる。
前記帯電用フィルムにおける絶縁層の電気抵抗率は、注
入帯電を抑制するために１０¹⁶Ωｃｍ以上が望ましい。
その厚さとしては、０．１μｍ〜１００μｍ程度が考え
られる。０．１μｍより薄いと注入帯電抑制効果を期待
し難くなり、１００μｍより厚いと放電し難くなり、放
電電圧を大きくしなければならない。

【００１４】前記帯電用フィルムにおける導電層の電気
抵抗率としては、導電層の考えられる材料からみて約１
０^-4Ωｃｍ以上、放電のし易さの点からみて約１０¹⁰Ω
ｃｍ以下が考えられる。前記絶縁層は導電層面を一様に
覆っていてもよいが、複数の孔が開けられていてもよ
い。このように複数の孔を形成すると、放電はフィルム
導電層の自由端からだけではなく、孔の部分からも起こ
るため、放電点が増加し、それだけ均一な放電が行われ
る。また、帯電用フィルムが静電潜像担持体表面に密着
し易くなり、この点でもそれだけ均一な放電が行われる
ようになる。

【００１５】かかる孔は、印加する帯電用電圧にもよる
が、例えば、大きさとして直径約０．５ｍｍ、開孔率と
して約７０〜８０％程度を例示できる。なお、このよう
な孔の形成は、例えば、導電層面に一様に形成した絶縁
層をエッチング処理等により穿孔することが考えられ
る。前記帯電用の可撓性フィルムに帯電用の電圧を印加
するに際しては、直流、交流或いはそれらの重畳による
電圧を印加することができる。

【００１６】

【作用】本発明帯電装置によると、帯電用電圧を印加さ
れた可撓性フィルムの自由端部側、すなわち、フィルム
片側端部の支持域の端からフィルムの自由端に至るまで
の部分の全部又は一部における絶縁層が静電潜像担持体
表面に接触し、且つ、導電層自由端から、また、絶縁層
に放電用孔が形成してあるときは、その孔からも放電が
起こり、該担持体表面が所定電位に帯電する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。以下に説明する実施例はいずれも図１に概略構成
を示すプリンタに組み込んで使用されるものである。ま
ず、図１に示すプリンタについて説明する。図１に示す
プリンタは中央部に静電潜像担持体である感光体ドラム
１を備えており、このドラムは図示しない駆動手段によ
り矢印ａ方向に回転駆動される。ドラム１の周囲には帯
電装置２、現像装置３、転写チャージャ４、クリーニン
グ装置５及びイレーサ６が順次配置してある。帯電装置
２は本発明に係る帯電装置である。

【００１８】感光体ドラム１の上方には光学系７が配置
してあり、この光学系はハウジング７１の中に半導体レ
ーザ発生装置、ポリゴンミラー、トロイダルレンズ、ハ
ーフミラー、球面ミラー、折り返しミラー、反射ミラー
等を配置したもので、ハウジング７１の床部に露光スリ
ット７２が形成してあり、ここから帯電装置２と現像装
置３の間を通して感光体ドラム１に画像露光できるもの
である。

【００１９】感光体ドラム１の図中右側にはタイミング
ローラ対８１、中間ローラ対８２及び給紙カセット８３
が順次配置してあり、給紙カセット８３には給紙ローラ
８４が臨んでいる。また、感光体ドラム１の図中左側に
は定着ローラ対９１、排紙ローラ対９２が順次配置して
あり、排紙ローラ対９２には排紙トレイ９３が臨んでい
る。

【００２０】以上説明した各部品はプリンタ本体１０に
搭載されている。本体１０は下ユニット１０１と上ユニ
ット１０２とからなっており、前述した帯電装置２、現
像装置３、クリーニング装置５、イレーサ６、光学系
７、タイミングローラ対８１のうちの上側ローラ、中間
ローラ対８２の上側ローラ、給紙ローラ８４、定着ロー
ラ対９１の上側ローラ、排紙ローラ対９２及び排紙トレ
イ９３はいずれも上ユニット１０２に設けられている。
この上ユニットはプリンタの図中左側端部に設けた軸棒
１０３を中心に給紙側の端部が上下に開閉することがで
き、それによってジャム処理、各種メインテナンスを行
えるようになっている。

【００２１】このプリンタによると、感光体ドラム１表
面が帯電装置２により所定電位に一様に帯電され、該帯
電域に光学系７から画像露光されて静電潜像が形成され
る。かくして形成された静電潜像は現像装置３により現
像されてトナー像となり、転写チャージャ４に臨む転写
領域へ移行する。一方、給紙カセット８３から給紙ロー
ラ８４により転写紙が引き出され、中間ローラ対８２を
経てタイミングローラ対８１に至り、ここでドラム１上
のトナー像と同期をとって転写領域へ送り込まれる。か
くして転写領域において転写チャージャ４の作用でドラ
ム１上のトナー像が転写紙上に転写され、該転写紙は定
着ローラ対９１へ至り、ここでトナー像を定着されたの
ち排紙ローラ対９２により排紙トレイ９３へ排出され
る。

【００２２】トナー像が転写紙に転写されたのち、感光
体ドラム１上に残留するトナーはクリーニング装置５に
よって清掃され、残留電荷はイレーサ６により消去され
る。なお、前記プリンタのシステム速度（感光体ドラム
１の周速）は３．５ｃｍ／ｓｅｃであり、現像装置３は
一成分の接触式現像装置であり、反転現像を行う。前記
感光体ドラム１は本例では長波長光に対し感度を有する
負帯電性の機能分離型有機感光体である。

【００２３】前記現像装置３において使用するトナーは
負帯電型のポリエステル系トナーであり、このようなト
ナーを前記現像装置３に収納し、現像バイアス−３００
Ｖの下で、現像を行うようにした。次に前記プリンタに
おける帯電装置２の基本構成を図２に基づいて説明す
る。帯電装置２には図２に示すように、フィルムを支持
するための導電性の支持板２１（本例ではアルミニウム
製支持板）及びそれに片側端部２２１が支持され、自由
端部側２２２、すなわち、フィルム支持域の端Ｐ１から
フィルム自由端Ｐ２に至る部分２２２の一部が感光体ド
ラム１に接触する帯電用フィルム２２を備えている。フ
ィルム２２は図３に示すように、導電層２２３とこれに
積層した絶縁層２２４とからなる二層構造のものであ
り、絶縁層２２４が感光体ドラム１に接触せしめられ
る。支持板２１は感光体ドラム１表面から距離Ｈ＝２ｍ
ｍ隔たっていてドラム１の幅方向に延びており、フィル
ム２２も同様にドラム１の幅方向に延びている。フィル
ム２２の支持域の端Ｐ１とフィルム自由端Ｐ２間の長さ
は本例では１０ｍｍである。支持板２１には帯電用の負
電圧を印加するための電源２３が接続される。

【００２４】次に本発明に係る前記帯電装置２の具体例
を説明するが、その前に帯電装置２の帯電による感光体
ドラム表面上の電位（Ｖ₀）の測定及び評価の方法、帯
電ムラとそれに基づく画像ノイズの評価の方法について
説明しておく。１感光体ドラム表面電位（Ｖ₀）の測定と評価帯電装置２におけるアルミニウム製の支持板２１より帯
電用フィルム２２に−１．１ＫＶの電圧を印加し、感光
体ドラム表面を帯電させる。現像位置に表面電位計（ト
レック社製，モデル３６０）のプローブをセットし、感
光体ドラム１表面の帯電電位を測定する。２帯電ムラとそれに基づく画像ノイズの評価本発明装置によると、帯電ムラは感光体ドラム１の表面
進行方向と垂直な方向に発生する。この帯電ムラは像露
光後においても像露光後の電位（Ｖ_i）のムラとして残
る。すなわち、帯電装置２により帯電された直後の電位
（Ｖ₀）のうち、部分的に高い電位を有する部分は像露
光後の電位（Ｖ_i）も部分的に高いものとなる。

【００２５】前記プリンタにおいて反転現像を行った場
合には、電位（Ｖ_i）の低い部分ほど多量のトナーで現
像される。すなわち、電位（Ｖ₀）のムラは電位
（Ｖ_i）のムラに、そして最終的に画像のムラとなる。
本発明に係る帯電装置の性能の一つとして、この画像ム
ラの発生具合が挙げられる。この画像ムラの程度評価を
画像ノイズの評価により行うこととする。

【００２６】画像ノイズの評価は次のように行う。前記
プリンタを使用し、帯電装置２による帯電後、主走査方
向に２ドットオン（点灯）、２ドットオフ（消灯）の繰
り返しパターンを光学系７からのレーザにより書き込
み、副走査方向にも同様の２ドットオン（点灯）、２ド
ットオフ（消灯）の書き込みパターンとなるようにレー
ザ点灯タイミングを調整する。この後、反転現像、転
写、定着プロセスを経て図５に示すようなプリント画像
を得る。

【００２７】このプリント画像上の２ドット×２ドット
からなる微小の黒ベタパターンの主走査方向の最大幅を
Ｗ_Mとする。主走査方向に連続した３０個の微小の黒ベ
タパターンのＷ_Mの標準偏差をσとし、このσによって
次のような画像ノイズのランク付けを行う。標準偏差σ 評価ランク０μｍ≦σ＜１０μｍ５（ほとんど問題なし）１０μｍ≦σ＜２０μｍ４（ほとんど問題なし）２０μｍ≦σ＜３０μｍ３（実用限界）３０μｍ≦σ＜４０μｍ２（許容できないレベル）４０μｍ≦σ １（許容できないレベル）次にさらに具体的に実施例を順次説明する。

【００２８】先ず、一つの実施例では、帯電用フィルム
２２において、導電層２２３として導電性カーボン粉末
を分散した厚さ５０μｍのポリエチレンフィルム（１０
⁴Ωｃｍ）を採用し、絶縁層２２４として導電層表面に
アクリルレジンを約５μｍ塗布して形成したもの（１０
¹⁶Ωｃｍ）を採用した。フィルム２２の前記図４に基づ
く曲げモーメントＭは約２０〔ｇ・ｃｍ〕である。

【００２９】この実施例装置を前記プリンタに組み込
み、帯電用電圧として−１．２ＫＶを印加して感光体ド
ラム１の表面を帯電させたときのドラム１表面電位と相
対湿度との関係を図６に示す。また、このときの耐刷枚
数と画像ノイズとの関係について、先に示したノイズ評
価方法に基づき評価した結果を図７に示す。図６から分
かるように、本実施例では環境変動巾は約８０Ｖにおさ
まっている。これは、絶縁層２２４の存在により、放電
は図３にＸで示すように導電層２２３の自由端２２３ａ
から起こり、環境依存度の大きい注入帯電が抑制されて
いるからと考えられる。また、図７から分かるように、
耐刷寿命も長いことが分かる。これは、絶縁層２２４の
存在により放電部の汚れが抑制されているからと考えら
れる。

【００３０】次に、他の実施例として、帯電用フィルム
２２を、厚さ５０μｍのアルミニウム導電層２２３に厚
さ３０μｍのポリエステルフィルム絶縁層２２４を積層
した構造のものとした。絶縁層２２４には、図８に示す
ように、直径０．５ｍｍの孔２２４ａを全体の開孔率が
８０％となるように多数均一分散形成した。この実施例
についても前記プリンタに組み込み、帯電用電圧として
−１．２ＫＶを印加し、感光体ドラム１の表面を帯電さ
せ、ドラム１表面の電位と相対湿度との関係を調べたと
ころ、先の実施例と同様、環境変動巾は小さくおさまっ
た。また、耐刷枚数と画像ノイズの関係についても先の
実施例と同様に評価したところ、該先の実施例と同様に
耐刷寿命も長くなることが分かった。なお、この後者実
施例では、放電は、導電層２２３の自由端２２３ａ（図
８参照）からだけでなく、絶縁層２２４の孔２２４ａか
らも起こり、また、フィルム２２がドラム１表面によく
密着し、それだけ均一に帯電された。

【００３１】

【発明の効果】本発明によると、従来の接触帯電装置に
比べて構造を簡素化することができ、また、それだけ簡
単安価に提供することができ、それでいて環境に左右さ
れ難い状態で、また、画像ノイズの生じ難い状態で安定
して良好な帯電を行うことができる信頼性の高い接触帯
電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明帯電装置を組み込み使用するプリンタの
一例の概略構成図である。

【図２】本発明に係る帯電装置の基本構成を示す斜視図
である。

【図３】帯電用フィルムの一部の断面図である。

【図４】本発明に言う可撓性フィルムの説明図である。

【図５】画像ノイズ評価を行うためのプリント画像例の
図である。

【図６】本発明実施例による感光体ドラム表面帯電電位
と相対湿度の関係を示すグラフである。

【図７】本発明実施例による画像ノイズと耐刷枚数との
関係を示すグラフである。

【図８】本発明の他の実施例における帯電用フィルムの
一部の斜視図である。

【符号の説明】

２帯電装置２１フィルム支持板２２帯電用可撓性フィルム２２１フィルムの片側端部２２２フィルムの自由端部側２２３導電層２２３ａ導電層の自由端２２４絶縁層２２４ａ絶縁層の孔２３帯電用電圧電源１感光体ドラム

フロントページの続き (72)発明者飯野修司大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者大澤以清大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (56)参考文献特開平２−282280（ＪＰ，Ａ) 特開平４−51266（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】片側端部で支持され、自由端部側が静電
潜像担持体に接触できる可撓性の帯電用フィルムを備
え、前記フィルムは絶縁層と導電層の二層からなり、該
フィルムのヤング率をＥ〔ｇ／ｃｍ²〕、断面２次モー
メントをＩ＝（フィルム幅ｂ）×（フィルム厚さｈ) ³ ／
１２〔ｃｍ⁴〕、曲率半径をρ〔ｃｍ〕としたとき、Ｍ
＝ＥＩ／ρで示される該フィルムの曲げモーメントＭ
が、ρ＝０．５ｃｍ、フィルム幅ｂ＝１〔ｃｍ〕のと
き、０．００１〔ｇ・ｃｍ〕≦Ｍ≦２０〔ｇ・ｃｍ〕を
満たし、前記絶縁層が前記静電潜像担持体に接触せしめ
られる接触帯電装置。
【請求項２】前記絶縁層に複数の孔が形成されている
請求項１記載の接触帯電装置。