JP3386306B2 - 帯電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ等の電子写真技術を利用した画像形成装
置の帯電ユニットに用いられる帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真技術を利用した複写機、ファク
シミリ、プリンタ等における作像プロセスでは、静電像
担持体である感光体上を帯電させるプロセスが存在す
る。この帯電プロセスとして、従来は、非接触で帯電安
定性にも優れているコロナチャージャーによって行われ
ていたが、この方式ではオゾンが多く発生するため、最
近では接触帯電方式が検討されており、例えば、特開昭
６３−１４９６６９号公報に開示されているような接触
帯電方法（導電性ローラを用いたローラ帯電方式であ
り、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させて導電性ローラに印
加する方法）や、特開平６−１７５４６９号公報に開示
されているようなブラシ帯電装置（導電性ブラシを用い
たブラシ帯電方式であり、導電性ブラシと芯金の間に低
抵抗の中間導電部材を設けて、帯電の環境依存性を無く
し、被帯電物を一定に帯電させる）、が実用化されてき
ている。

【０００３】しかし、接触帯電方式では、帯電部材が感
光体に接触しているために帯電部材がトナーなどで汚れ
やすく、その結果、帯電ムラ等の帯電性能の劣化が生じ
てしまう。以上のことから、オゾンレスの非接触帯電が
帯電手段としては理想的であると言える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたものであって、オゾンレスの非接触帯電方式
の帯電装置を提供することを課題（目的）としている。

【０００５】以下に、個々の請求項の発明が解決しよう
とする課題を列挙する。 (1) 請求項１の発明が解決しようとする課題： 電磁波と電界を適宜に作用させることで、感光体を非接
触帯電させ、帯電の信頼性を向上させる。また、オゾン
を発生させない。簡易な帯電電界生成方法を実現する。 (2) 請求項２の発明が解決しようとする課題： 簡易な帯電電界生成方法を実現する。また、帯電装置の
配置の自由度を高くする。(3) 請求項３の発明が解決しようとする課題： 簡易かつ効果の高い帯電電界生成方法を実現し、かつ低
コストなグリッド電極を提供する。(4) 請求項４の発明が解決しようとする課題： 簡易な帯電電界生成方法を実現し、かつ帯電効率を向上
させる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、感光体からなる静電像担持体上
に均一な初期帯電を行った後、部分的に初期帯電を消去
し画像信号に応じて変調した静電荷のパターンを形成
し、該静電荷のパターンをトナーにより現像して記録紙
あるいは中間転写体に転写し画像を得る画像形成装置に
おいて、前記静電像担持体の初期帯電に用いられる帯電
装置であって、電磁波照射装置と電界形成手段を備え、
該電磁波照射装置と電界形成手段により、前記静電像担
持体上の空間に電磁波を照射すると共に電界を形成する
ことで、該静電像担持体を帯電させる帯電装置におい
て、前記電界形成手段として、電磁波照射装置と静電像
担持体の間に電極（以下、グリッドと言う）を設けると
共に、前記静電像担持体の裏面側で該静電像担持体を挟
んで電磁波照射装置及びグリッドと対向する位置に電極
（以下、裏面電極と言う）を設け、前記グリッドと裏面
電極及び電磁波照射装置を適宜な電位に設定して電界を
形成する構成としたものである。

【０００７】請求項２の発明は、感光体からなる静電像
担持体上に均一な初期帯電を行った後、部分的に初期帯
電を消去し、画像信号に応じて変調した静電荷のパター
ンを形成し、該静電荷のパターンをトナーにより現像し
て記録紙あるいは中間転写体に転写し画像を得る画像形
成装置において、前記静電像担持体の初期帯電に用いら
れる帯電装置であって、電磁波照射装置と電界形成手段
を備え、該電磁波照射装置と電界形成手段により、前記
静電像担持体上の空間に電磁波を照射すると共に電界を
形成することで、該静電像担持体を帯電させる帯電装置
において、前記電界形成手段として、電磁波照射装置と
静電像担持体の間に、第１の電極と第２の電極からなり
電極間に電位差を有する１つあるいは複数の電極対を少
なくとも１層設けると共に、前記静電像担持体の裏面側
で該静電像担持体を挟んで電極対と対向する位置に電極
（以下、裏面電極と言う）を設け、前記電極対の電極間
の電位差を適宜な電位差に設定すると共に前記裏面電極
と電磁波照射装置を適宜な電位に設定して電界を形成す
る構成としたものである。

【０００８】

【０００９】

【００１０】請求項３の発明は、請求項１記載の帯電装
置において、前記電極に網状あるいは高密度に小孔が設
けられた導電性板を用いる構成としたものである。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１記載の帯電装
置において、前記電極をベリリウム（Ｂｅ）、マグネシ
ウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム
（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、アルミニウム（Ａｌ）、
カーボン、カーボンフィルム、あるいはそれらの化合
物、合金、あるいは金属を塗布した絶縁体フィルムのう
ちのいずれかの材料を使用して形成したものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】まず本発明による非接触帯電方式
の原理について述べる。電磁波が空気中に照射される
と、照射された領域の空気が電離され、正負両極性のイ
オンが生成される。したがって、静電像担持体である感
光体上の空間に電磁波照射装置により電磁波を照射して
電離を行い、その空間に電界を作用させることで、所望
の極性のイオンのみを感光体に付着させることができ
る。このような原理で、感光体を非接触で帯電させるこ
とができる。本発明における電磁波としては、紫外線、
軟Ｘ線、Ｘ線、γ線等が使用できるが、電離効率や安全
性の面を考慮すると、軟Ｘ線かＸ線が好ましい。以下、
本発明の実施の形態を図示の実施例に基づいて詳細に説
明する。

【００１３】（実施例１）本発明の第１の実施例を図１
に基づいて説明する。本実施例の帯電装置は図１に示す
ように、電磁波照射装置２と、感光体１の裏面に設けら
れている電極（以下、裏面電極と称す）１ａと、直流電
圧電源５から構成される。感光体１としては有機光導電
体（ＯＰＣ）を用いた。感光体１の裏面電極１ａには直
流電圧電源５により正の電圧が印加され、電磁波照射装
置２は接地されている。したがって、感光体１と電磁波
照射装置２の間には矢印Ａで示すような電界が形成され
る。

【００１４】ここで電磁波照射装置２と感光体１の間の
距離を５[mm]とし、感光体１の裏面電極１ａに３[ｋＶ]
の電圧を印加して感光体上の空間に電界を形成し、電磁
波照射装置２により波長が１０~¹⁰〜１０~⁹[ｍ]程度の
軟Ｘ線を照射しながら感光体１を線速４０[mm/s]で移動
させたところ、約−５００[Ｖ]の帯電が得られた。尚、
帯電中にオゾン臭は感じられなかった。さらに、感光体
１をカスケード現像した結果、帯電ムラも全く発生して
いなかった。また、感光体１としてセレン（Ｓｅ）感光
体を用い、電源５の接続を逆にして感光体１の裏面電極
１ａに−３[ｋＶ］の電圧を印加して、同様に軟Ｘ線を
照射したところ、感光体１をムラなく約５００[Ｖ]に帯
電することができた。尚、軟Ｘ線の代わりに紫外線を用
いて帯電を行ったところ、帯電電位は若干小さかった
が、ムラのない均一帯電ができた。また、波長が軟Ｘ線
よりも短いＸ線でも良好な結果を得ることができた。

【００１５】（実施例２）本発明の第２の実施例を図２
に基づいて説明する。本実施例の帯電装置は、図２に示
すように、電磁波照射装置２と、感光体１の裏面に設け
られた裏面電極１ａと、直流電圧電源５から構成され、
感光体１の裏面電極１ａは接地されている。また、電磁
波照射装置２の電磁波照射孔には直流電圧電源５により
−３[ｋＶ]の電圧が印加されている。したがって、感光
体１と電磁波照射装置２の間には図１と同様の電界が形
成される。ここで、電磁波照射装置２と感光体１の距離
を５[mm]とし、電磁波照射装置２から波長が１０~¹⁰〜
１０~⁹[ｍ] 程度の軟Ｘ線を照射しながら感光体１を線
速４０[mm/s]で移動させたところ、オゾン臭がなく約−
５００[Ｖ]の帯電が得られた。また、帯電後に感光体１
をカスケード現像したところ、帯電ムラは全く発生しな
かった。尚、本実施例の構成において、軟Ｘ線の代わり
にＸ線や紫外線を用いたところ、帯電電位は多少異なる
が均一に帯電できた。

【００１６】（実施例３）本発明の第３の実施例を図３
に基づいて説明する。本実施例の帯電装置は、図３に示
すように、電磁波照射装置２と、感光体１と電磁波照射
装置２の間に配置されたグリッド（電極）３と、直流電
圧電源５から構成されており、グリッド３には直流電圧
電源５により負の電圧が印加され、感光体１の裏面電極
１ａと電磁波照射装置２は接地されている。したがっ
て、感光体１とグリッド３の間の空間には感光体１から
グリッド３に向かう電界が形成される。尚、グリッド３
は、ステンレス製の金網形状のものにした。この金網
は、線径０．１[mm]でピッチは約０．８[mm]の格子縞状
のものを用いた。開口率は約０．９である。本実施例で
は、グリッド３を感光体１から３[mm]離して設置した。
また、電磁波照射装置２と感光体１の距離は６[mm]とし
た。以上の構成で、グリッド３に−２[ｋＶ]の電圧を印
加して感光体上の空間に電界を形成し、電磁波照射装置
２から波長が１０~¹²〜１０~¹¹[ｍ]程度のＸ線を照射し
ながら感光体１を線速１００[mm/s]で移動させたとこ
ろ、ムラなく約−６００[Ｖ]の帯電電位を得ることがで
きた。

【００１７】尚、本実施例では、開口率０．９の金網を
グリッドとしたが、必ずしも網目状である必要はなく、
小孔が密集した金属板でもよい。開口率に関しては、小
さすぎると帯電効率が低下するだけでなく帯電ムラの原
因になるため、開口率は０．５以上であることが望まし
い。また、本実施例ではグリッド３に負の電圧を印加し
たが、グリッド３に正の電圧を印加することで感光体１
を正に帯電させることもできる。また、Ｘ線の代わりに
軟Ｘ線、紫外線でも均一帯電が可能であったが、紫外線
の場合には、若干帯電電位が小さかった。したがって、
使用する電磁波としては、軟Ｘ線かＸ線が好ましい。

【００１８】（実施例４）本発明の第４の実施例を図４
に基づいて説明する。本実施例の帯電装置は、図４に示
すように、電磁波照射装置２と、感光体１の裏面に設け
られている裏面電極１ａと、感光体１と電磁波照射装置
２の間に配置されたグリッド３と、直流電圧電源５から
構成されており、感光体１の裏面電極１ａには直流電圧
電源５により正の電圧が印加され、電磁波照射装置２と
グリッド３は接地されている。したがって、感光体１と
グリッド３の間の空間には感光体１からグリッド３に向
かう電界が形成される。尚、グリッド３としては、厚さ
が１００[μｍ]のベリリウム（Ｂｅ）板を用い、感光体
から３[mm]離し設置した。また、電磁波照射装置２と感
光体１の距離は６[mm]とした。以上の構成で、グリッド
３を接地し、感光体１の裏面電極１ａに２[ｋＶ]を印加
して感光体上の空間に電界を形成し、電磁波照射装置２
から波長が１０~¹⁰〜１０~⁹[ｍ] 程度の軟Ｘ線を照射し
ながら感光体１を線速４０[mm/s]で移動させたところ、
ムラなく約−６００[Ｖ]の帯電電位を得ることができ
た。また、軟Ｘ線の代わりにＸ線を用いたところ同様に
良好な帯電結果が得られたが、紫外線では帯電しなかっ
た。

【００１９】本実施例では、グリッド３をベリリウムと
したが、同じ厚さのステンレス板や銅板を用いた場合、
ほとんど帯電しなかった。グリッド３に用いる材料とし
ては、Ｘ線の透過率が大きく導電性のあるものであれば
よいため、ベリリウムの他にもマグネシウム（Ｍｇ）、
カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウ
ム（Ｂａ）、アルミニウム（Ａｌ）、カーボン、カーボ
ンフィルムや、それらの化合物、合金や、金属を塗布し
た絶縁体フィルムを使用することが可能である。しかし
その中では、Ｘ線の透過性能に優れるベリリウムが最も
適していると言える。また、ラジウムは放射線を発生す
るので、安全性の点で好ましくない。尚、ベリリウム板
を用いる場合でも、ベリリウムの厚さが帯電効率に大き
く影響し、５００[μｍ]のベリリウム板を用いた場合に
は、感光体１の帯電電位が約３０％低下した。したがっ
て、ベリリウムの厚さは薄い方が良いが、強度を考慮す
ると２０[μｍ]未満にするのは実用的ではない。

【００２０】（実施例５）本発明の第５の実施例を図５
及び図６に基づいて説明する。本実施例の帯電装置は、
図５，６に示すように、電磁波照射装置２と、感光体１
と電磁波照射装置２の間に配置された電極対４と、直流
電圧電源５から構成されており、電磁波照射装置２と感
光体１の裏面電極１ａは接地されている。電極対４は、
絶縁体４ｃの両面に第１の電極４ａと第２の電極４ｂを
設けた構造となっており、複数の電極対４を感光体１に
平行に配置するか、あるいは平板状に形成された１つの
電極対４に多数の小孔を設けた構成となっている。そし
て、電極対４の第１の電極４ａと第２の電極４ｂの間に
は、電位差が生じるように直流電圧電源５により電圧が
印加されているため、複数の電極対の間の空間、あるい
は電極対の小孔内に電界が形成され、電磁波の照射によ
る電離によって生じたイオンは電極対４の間の空間ある
いは小孔内で加速され、感光体１に到達し付着する。

【００２１】ここで、厚さ２[mm]のベークライト板の両
面に厚さ５０[μｍ]の銅電極を設けた後、開口率が０．
６程度になるようにφ２[mm]の小孔を多数あけて、電極
対４を製作し、第１の電極４ａの電位が０[Ｖ]、第２の
電極４ｂの電位が１．５[ｋＶ]となるように、両電極間
に１．５[ｋＶ]の電圧を印加した。その電極対４を感光
体１から１[mm]上方に設置し、さらに感光体１から５[m
m]上方に電磁波照射装置２としてのＸ線照射装置を設置
した。そして、波長が１０~¹²〜１０~¹¹[ｍ]程度のＸ線
を照射しながら感光体１を線速４０[mm/s]で移動させた
ところ、オゾンが発生することなく、約−５００[Ｖ]の
帯電電位が得られた。また、本実施例の構成では、紫外
線、軟Ｘ線でも帯電が可能で、どちらの場合にも良好な
結果が得られた。

【００２２】尚、本実施例では、電極対４は１層だけで
あるが、例えば図７に示す実施例のように電極対４を２
層にしたり、あるいは多層にすることで、電磁波照射装
置２を感光体１から離すことも可能である。また、図８
に示す実施例のように、複数の電極対４を絶縁体を介し
て連結して円弧状にしたものを２層に配置した構成にす
ることにより、電磁波の照射による電離によって生じた
イオンの進行方向を曲げることができるため、電磁波の
照射方向をずらすことも可能となり、電磁波照射装置２
の配置の自由度が向上する。また、図５〜８の電極対４
において、第１の電極４ａと第２の電極４ｂの間の絶縁
体４ｃに関しては、本実施例では樹脂を用いたが、特に
絶縁部材を設けずに空気絶縁としてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の帯電装置
においては、電磁波照射装置と電界形成手段を備え、該
電磁波照射装置と電界形成手段により、静電像担持体上
の空間に電磁波を照射すると共に電界を形成することに
より、静電像担持体が非接触で帯電するため、帯電装置
の汚染や劣化が少なく、帯電の信頼性が向上する。ま
た、オゾンが発生しない。

【００２４】そして、請求項１の帯電装置においては、
電界形成手段として、電磁波照射装置と静電像担持体の
間に電極（グリッド）を設けると共に、前記静電像担持
体の裏面側で該静電像担持体を挟んで電磁波照射装置及
びグリッドと対向する位置に裏面電極を設け、前記グリ
ッドと裏面電極及び電磁波照射装置を適宜な電位に設定
して電界を形成するので、帯電電界を簡易に生成するこ
とができる。

【００２５】

【００２６】請求項２の帯電装置においては、電界形成
手段として、電磁波照射装置と静電像担持体の間に、第
１の電極と第２の電極からなり電極間に電位差を有する
１つあるいは複数の電極対を少なくとも１層設けると共
に、前記静電像担持体の裏面側で該静電像担持体を挟ん
で電極対と対向する位置に電極（以下、裏面電極と言
う）を設け、前記電極対の電極間の電位差を適宜な電位
差に設定すると共に前記裏面電極と電磁波照射装置を適
宜な電位に設定して電界を形成するので、帯電電界を簡
易に生成することができ、かつ帯電装置の配置に関して
自由度を大きくすることが可能となる。

【００２７】請求項３の帯電装置においては、電極が網
状あるいは高密度に小孔が設けられた導電性板であるの
で、簡易に製造でき、低コストとなる。

【００２８】請求項４の帯電装置においては、電極が電
磁波の透過性能に優れる材料で形成されているので、帯
電効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す帯電装置の概略構
成図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す帯電装置の概略構
成図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示す帯電装置の概略構
成図である。

【図４】本発明の第４の実施例を示す帯電装置の概略構
成図である。

【図５】本発明の第５の実施例を示す帯電装置の概略構
成図である。

【図６】図５に示す帯電装置の電極対の説明図である。

【図７】第５の実施例の別の構成例を示す帯電装置の概
略構成図である。

【図８】第５の実施例のさらに別の構成例を示す帯電装
置の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 感光体（静電像担持体） １ａ 感光体の裏面電極 ２ 電磁波照射装置 ３ グリッド（電極） ４ 電極対 ４ａ 第１の電極 ４ｂ 第２の電極 ４ｃ 絶縁体 ５ 直流電圧電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 明夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株 式会社リコー内 (72)発明者 平野 雅之 静岡県浜松市市野町1126番地の１・浜松 ホトニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−262845（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−262844（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−82791（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−38660（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭40−26616（ＪＰ，Ｙ１) 米国特許2900515（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 15/22 107

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体からなる静電像担持体上に均一な初
   期帯電を行った後、部分的に初期帯電を消去し、画像信
   号に応じて変調した静電荷のパターンを形成し、該静電
   荷のパターンをトナーにより現像して記録紙あるいは中
   間転写体に転写し画像を得る画像形成装置において、前
   記静電像担持体の初期帯電に用いられる帯電装置であっ
   て、 電磁波照射装置と電界形成手段を備え、該電磁波照射装
   置と電界形成手段により、前記静電像担持体上の空間に
   電磁波を照射すると共に電界を形成することで、該静電
   像担持体を帯電させる帯電装置において、 前記電界形成手段として、電磁波照射装置と静電像担持
   体の間に電極（以下、グリッドと言う）を設けると共
   に、前記静電像担持体の裏面側で該静電像担持体を挟ん
   で電磁波照射装置及びグリッドと対向する位置に電極
   （以下、裏面電極と言う）を設け、前記グリッドと裏面
   電極及び電磁波照射装置を適宜な電位に設定して電界を
   形成する ことを特徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】感光体からなる静電像担持体上に均一な初
   期帯電を行った後、部分的に初期帯電を消去し、画像信
   号に応じて変調した静電荷のパターンを形成し、該静電
   荷のパターンをトナーにより現像して記録紙あるいは中
   間転写体に転写し画像を得る画像形成装置において、前
   記静電像担持体の初期帯電に用いられる帯電装置であっ
   て、 電磁波照射装置と電界形成手段を備え、該電磁波照射装
   置と電界形成手段により、前記静電像担持体上の空間に
   電磁波を照射すると共に電界を形成することで、該静電
   像担持体を帯電させる帯電装置において、 前記電界形成手段として、電磁波照射装置と静電像担持
   体の間に、第１の電極と第２の電極からなり電極間に電
   位差を有する１つあるいは複数の電極対を少なくとも１
   層設けると共に、前記静電像担持体の裏面側で該静電像
   担持体を挟んで電極対と対向する位置に電極（以下、裏
   面電極と言う）を設け、前記電極対の電極間の電位差を
   適宜な電位差に設定すると共に前記裏面電極と電磁波照
   射装置を 適宜な電位に設定して電界を形成することを特
   徴とする 帯電装置。
3. 【請求項３】前記グリッドは、網状あるいは高密度に小
   孔が設けられた導電性板であることを特徴とする請求項
   １記載の帯電装置。
4. 【請求項４】前記グリッドは、ベリリウム（Ｂｅ）、マ
   グネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチ
   ウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、アルミニウム（Ａ
   ｌ）、カーボン、カーボンフィルム、あるいはそれらの
   化合物、合金、あるいは金属を塗布した絶縁体フィルム
   のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１記載
   の帯電装置。