JP3977280B2 - 帯電装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、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関し、特にこの装置に使用する帯電装置に関する。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処理もしくは除電処理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。
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処理を行なう帯電装置は、帯電用部材を被帯電体である感光体表面に接触させることで、帯電用部材と感光体との接触箇所近傍に空隙（つまり、放電ギャップ）を作り、この空隙で生じる放電現象により、感光体を帯電させるものである。この帯電装置は、コロナ帯電装置に比べ、電源の低圧化が図れる、オゾン発生量が極めて少ない等の利点があるため、注目され、実用化されている。
【０００３】
ここで、帯電用部材としては、特開昭５５−２９８３７号公報に開示されるような導電性繊維ブラシ、特開昭５６−１３２３５６号公報に開示されるような導電性弾性ローラ、特公平２−１４７０１号公報に開示されるような導電性ブレードがあった。
【０００４】
さらに、近年、可撓性を有するフィルムを帯電用部材として用いた帯電装置が提案されていた。
特開平４−８６６８１号公報には、可撓性を有するフィルム（明細書中にはシートと記載されている）の両端を支持し、弛み部の中央を感光体に接触させる構成の帯電装置が開示されていた。また、ＵＳＰ５１９２９７４号には、可撓性を有するフィルムの一端を支持し、自由端部を感光体に接触させる構成の帯電装置が開示されていた。また、ＵＳＰ５２４３３８７号には、回転可能なローラの回りに、ローラ径より内径の大きいチューブをかぶせ、チューブの感光体から遠い側をローラに押し当て、弛み部を感光体に接触させる構成の帯電装置が開示されていた。
【０００５】
また、均一帯電性を確保するために、帯電用部材の表面粗さを規定した特許が出願されていた。例えば、特開昭５６−１３２３５６号公報に、導電性弾性ローラの表面粗さと帯電ムラとの関係が開示されていた。ＵＳＰ５００８７０６号においては、帯電用部材と感光体との表面粗さの関係を規定していた。特開平２−１９８４６８号公報においては、帯電用部材の最大粗さの範囲を規定していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平４−８６６８１号公報に開示される帯電装置は、帯電用部材と感光体との接触状態がフィルムの弛み方によって決定されるため、不確実である。接触状態が不確実であるため、接触箇所近傍に形成される放電ギャップも不確実でありかつ安定しない。従って帯電の均一性が得られないといった課題があった。さらに、フィルムの接触状態が不確実であるため、フィルムが感光体を叩いて、帯電音が発生するといった課題があった。
【０００７】
また、ＵＳＰ５２４３３８７号に開示される帯電装置も、帯電用部材と感光体との接触状態がチューブの弛み方によって決定されるため、不確実である。従って帯電の均一性が得られないといった課題があった。さらに、構成が複雑であるといった課題もあった。
【０００８】
さらに、ＵＳＰ５１９２９７４号に開示される帯電装置は、フィルムの自由端の稜線がわずかに変形したり、また、稜線の精度がでていないと、フィルムと感光体との接触が不均一になる。その結果、接触箇所近傍に形成される放電ギャップも不均一になりかつ安定性に乏しい。従って帯電の均一性が得られないといった課題があった。
【０００９】
なお、特開平４−８６６８１号公報には、帯電用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、この公報では、交流電圧重畳時の振動あるいは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。
【００１０】
そこで、本発明は、これら課題を解決するものであって、その目的は、帯電用部材と感光体との接触箇所近傍に形成される放電ギャップを確実にかつ均一に維持することが可能な帯電装置を提供することにある。
また、他の目的は、感光体あるいは帯電用部材を摩擦劣化させ難く、安定的にかつ信頼性の高い帯電処理を行うことが可能な帯電装置を提供することにある。
【００１１】
さらに、他の目的は、クリーニングブレードをすり抜けたトナーやトナー外添剤や紙粉等の異物が、帯電用部材と感光体との接触箇所近傍に滞留し難い帯電装置を提供することにある。
さらに、他の目的は、安定性・信頼性に優れた帯電装置を備え、高品質の画像を得ることが出来る画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明の帯電装置は、外部より電圧が印加された帯電用部材を、回転する被帯電体に機械的当接力と静電吸着力とで接触させて帯電処理を行う帯電装置において、前記帯電用部材が可撓性を有するフィルムで構成されているとともに、前記フィルムの両端が支持部材で固定支持され、かつ前記フィルムの支持されていない側を前記被帯電体の回転方向の下流側に向く形で接触させ、前記帯電用部材の前記被帯電体への当接力が、電圧が供給された状態で、主として、前記静電吸着力によって与えられ、その静電吸着力による当接力が前記機械的当接力よりも大きく設定されており、前記帯電用部材が、電圧が供給された状態で前記フィルムと前記被帯電体との接触領域より前記被帯電体の回転方向の下流側の前記フィルムの曲率半径が、前記接触領域より前記被帯電体の回転方向の上流側の曲率半径よりも小さいフィルム形状を取ることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２の発明の帯電装置は、前記フィルムの両端の固定端間の距離をＬ１、前記フィルムの曲線上で前記フィルムの最大距離を与える長さをＬ４とした場合、Ｌ１＜Ｌ４であることを特徴とする。
【００１４】
更に、請求項３の発明の帯電装置は、被帯電体の移動開始後に帯電用部材に電圧を供給する、もしくは、帯電用部材への電圧供給停止後に被帯電体の移動を停止することを特徴とする。
【００１５】
更に、請求項４の発明の画像形成装置は、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の帯電装置を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明の帯電装置及びこれを備えた画像形成装置による作用は以下の通りである。
まず、請求項１ないし３記載の発明の帯電装置においては、帯電部材の被帯電体への機械的な当接力が小さいので被帯電体や帯電用部材を摩擦劣化させることがない。さらに、トナーやトナー外添剤や紙粉等の異物を、接触領域の下流側に流すことができる。そして、接触領域の上流側に異物を過剰に滞留させることがない。
【００１７】
また、被帯電体との接触部の下流側の曲率を上流側よりも小さくすることにより、被帯電体の回転や電圧印加によっても帯電用部材の形状が変形しにくいので、この結果、帯電用部材と被帯電体との接触箇所近傍に形成される放電ギャップを確実にかつ均一に維持することが可能となる。従って、被帯電体あるいは帯電用部材を摩擦劣化させ難く、安定的にかつ信頼性の高い帯電処理を行うことが可能な帯電装置を提供することが可能になった。
【００１８】
特に、請求項３記載の発明においては、帯電装置を動作させないときの当接力が弱いので、この期間を利用することにより、トナーやトナー外添剤や紙粉等の異物を、接触領域の下流側により効率的に流すことができる。
【００１９】
また、請求項４記載の発明の画像形成装置においては、安定性・信頼性に優れた帯電装置を備えることにより、過帯電や帯電不足や帯電むらなどがないため、高品質の画像を得ることができる。
【００２０】
【実施例】
以下図面に基づいて、本発明について詳細に説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１は、本発明に係わる帯電装置の実施形態を示す概略断面図である。
図１（ａ）は帯電用部材の概略断面図である。帯電用部材１０１は、可撓性を有するフィルム１０２の両端を支持部材１０３〜１０５で支持、固定し、フィルム１０２の支持されていない側を鉛直下向きに向けた状態で示されている。フィルム１０２は、固定端Ｓ１、Ｓ２から下向きに撓み部を形成する。この撓み部は、図に示すように、固定端間の距離（固定端Ｓ１とＳ２の直線距離）を短くすると、曲げに対する反発力によって涙滴に似た形状を描く。
【００２２】
図１（ａ）に示す帯電用部材１０１を、被帯電体１１０に、フィルム１０２の支持されていない側を被帯電体１１０の回転方向（図中矢印）の下流側に向く形で接触させた状態が同図（ｂ）である。図に示すように、フィルム１０２は涙滴に似た形状を示す。そして、フィルム１０２は接触領域Ｎで被帯電体１１０に接触し、その領域Ｎの被帯電体１１０の回転方向に対し上流側の領域Ｐ１のフィルム１０２の曲率半径よりも、下流側の領域Ｐ２のフィルム１０２の曲率半径の方が小さくなる。このようにフィルム１０２を被帯電体１１０に接触させる構成が本発明の典型的な形態例である。
【００２３】
次に、このような帯電用部材を被帯電体である感光体の接触させ帯電処理を行った例について説明する。
図１（ｂ）において、被帯電体１１０は、導電性基体１１１上に下引き層１１２、感光層１１３がこの順に形成された構成である。図示しない駆動手段によって矢印方向に回転可能に構成されている。一方、帯電装置１００は、帯電用部材１０１の支持部材１０４が電源１０６と接続される。そして、被帯電体１１０を矢印方向に移動させ、と同時に、電源１０６から電圧を帯電用部材１０１に供給すると、被帯電体１１０は帯電処理される。
【００２４】
ここで、被帯電体１１０を線速度３０（ｍｍ／ｓ）で回転駆動しつつ、電源１０６により帯電用部材１０１に直流電圧Ｖａを供給して、帯電処理直後の被帯電体１１０の表面電位Ｖｓを測定した。但し、表面電位測定と帯電処理の間には図示しない除電手段によって表面電位Ｖｓの初期化を行っている。なお、使用した被帯電体１１０の感光層１１３は、負帯電用機能分離型有機感光層であり、比誘電率３．３、厚み２０（μｍ）である。
【００２５】
フィルム１０２の形状は、帯電処理を行っても、図１（ｂ）に示す形状を維持していた。つまり、被帯電体１１０の回転、電圧印加を行っても、フィルム１０２の形状は変化しなかった。
【００２６】
供給した電圧Ｖａと得られた表面電位Ｖｓとの関係を図２ に示す。同図において、横軸は帯電用部材１０１に印加した電圧Ｖａを、縦軸は表面電位Ｖｓを示す。図中、○印は、測定点を示し、実線は、測定点を結んだ線である。結果から、０（Ｖ）＞Ｖａ＞−５６５（Ｖ）の範囲では、被帯電体１１０は帯電処理されない。つまり、帯電開始電圧Ｖｔｈは、−５６５（Ｖ）である。Ｖａの絶対値が５６５（Ｖ）以上の領域では、グラフは傾き１の直線となる。つまり、被帯電体１１０の表面電位Ｖｓ（Ｖ）は、
Ｖｓ＝０
０＞Ｖａ＞−５６５
Ｖｓ＝Ｖａ＋５６５
−５６５≧Ｖａ
となる。これは図３を用いて以下のように説明できる。
【００２７】
図３は、Ｐａｓｃｈｅｎ曲線と、空隙距離ｇに対する空隙電圧Ｖｇとの関係曲線とを示す図である。同図において、横軸は被帯電体と帯電用部材との空隙距離ｇを、縦軸は空隙電圧Ｖｇもしくは破壊電圧Ｖｂを示す。曲線１３１（実線で示す）は、空隙距離ｇによって決まる破壊電圧Ｖｂを示す、Ｐａｓｃｈｅｎの曲線である。曲線１３２（一点鎖線で示す）は、被帯電体と帯電用部材の電位差が比較的大きい場合における、空隙距離ｇと空隙電圧Ｖｇとの関係曲線であり、曲線１３３（破線で示す）は放電が起こる限界の電位差が空隙に存在する場合の空隙距離ｇと空隙電圧Ｖｇとの関係曲線である。
【００２８】
帯電用部材と被帯電体表面との間に存在する空隙（放電ギャップ）に分圧される空隙電圧Ｖｇが、空隙距離ｇによって決まる破壊電圧Ｖｂを超えると、帯電用部材から被帯電体へと放電現象が生じる。具体的に説明すると、帯電用部材と被帯電体表面とが徐々に接近してくると、空隙距離ｇは減少する。そして電圧Ｖｇは、ポイントＡ１からポイントＡ２へと向かい、空隙の静電容量が増大するに伴って空隙電圧Ｖｇは小さくなる。そして、空隙電圧Ｖｇが破壊電圧Ｖｂに至ると（ポイントＡ２）、帯電用部材から被帯電体へと電荷が放出（放電現象）される。その結果、被帯電体の表面電位がＶｃとなる。そして、放電現象は、空隙距離ｇが減少するに伴って、Ｐａｓｃｈｅｎの曲線１３１に沿って継続し、ポイントＡ３に至る。ポイントＡ３はそれ以上空隙距離ｇが小さくなっても空隙電圧Ｖｇが破壊電圧Ｖｂを超えることがなくなる点であり、ここで放電現象は終了する。その結果、帯電処理も終了し、被帯電体は、表面電位Ｖｓに帯電処理される。
【００２９】
ここで、破壊電圧Ｖｂ（つまり、曲線１３１）は、空隙距離ｇが８（μｍ）より大きい領域では式、
Ｖｂ＝−３１２−６．２ｇ ・・・・（１）
で表される。また、被帯電体の感光層の膜厚をｄｐｃ、感光層の比誘電率をεpcとすると、空隙電圧Ｖｇ（つまり、曲線１３２）は、
Ｖｇ＝（Ｖａ−Ｖｃ）・ｇ／｛（ｄpc／εpc）＋ｇ｝ ・・・・（２）
で表される。なお、Ｖａは帯電用部材に印加した電圧、Ｖｃは帯電処理前もしくは帯電処理中の被帯電体の表面電位である。
【００３０】
ここで、実験に用いた感光層の厚さｄpc＝２０（μｍ）、感光層の比誘電率εpc＝３．３を式(2)に代入し、放電現象が終了する、ポイントＡ３における（Ｖａ−Ｖｓ）およびｇを求める（放電現象終了時点における被帯電体の表面電位はＶｓであるので、式(2)において、ＶｃをＶｓに書き直した）。Ｖｂ＝Ｖｇ、Ｖａ−Ｖｓ＝Ｖｔｈとして、曲線１３２に曲線１３１が接する条件（つまり、ｇに関する２次方程式が重解を持つ条件）を求めると、
Ｖｔｈ＝−５６５（Ｖ）
ｇ＝ １７．４（μｍ）
となる。このＶｔｈの値は図２に示した閾値と一致する。
以上の結果から、本発明の帯電装置の帯電処理は、帯電用部材と被帯電体との間の空隙（放電ギャップ）における放電現象によることが確認できた。
【００３１】
次に、放電ギャップの領域がどの程度になるのかを見積もってみる。
例えば被帯電体の表面電位Ｖｓを−７００（Ｖ）に帯電する例とし、Ｖａ＝Ｖｓ＋Ｖｔｈ＝−１２６５（Ｖ）として、式(1)、(2)からポイントＡ２の放電が開始する空隙距離を求めると、ｇ＝１４６（μｍ） となる。
【００３２】
以上の結果から、本発明の帯電装置の帯電処理は、帯電用部材と被帯電体との間の空隙距離が略１５０（μｍ）〜略１７（μｍ）の間の領域において、放電現象を利用して行われることが解る。したがって、帯電用部材と感光体表面との距離が徐々に近接して、その空隙距離が概ね１５０（μｍ）以下となる領域を全帯電領域にわたって均一に形成することが必要になる。本発明の帯電装置は、かかる帯電用部材と感光体との間の放電ギャップを安定的に形成することができる構成である。
【００３３】
その理由を図１を用い以下に説明する。
前述のごとく、本発明の帯電装置は、フィルム１０２を接触領域Ｎで被帯電体１１０に接触させ、その領域Ｎの被帯電体１１０の回転方向に対し上流側の領域Ｐ１のフィルム１０２の曲率半径よりも、下流側の領域Ｐ２のフィルム１０２の曲率半径の方が小さくなるような形状を取る。
【００３４】
ここで、接触領域Ｎを形成する理由は、領域Ｎの前後に、フィルム１０２と被帯電体１１０との間に安定した放電ギャップを形成するためである。この領域Ｎは被帯電体の軸方向に沿って（つまり、有効帯電幅領域に）安定的に形成される必要がある。
【００３５】
本発明の帯電装置の場合、フィルム１０２は比較的弱い機械的当接力で、被帯電体１１０に接触し、領域Ｎを形成する。そして、電源１０６から電圧が供給されると、領域Ｎのフィルム１０２と被帯電体１１０の導電性基体１１１との間には静電的な吸着力が働く。この静電吸着力によって、領域Ｎのフィルム１０２は被帯電体１１０に倣うように当接する。
【００３６】
ここで、領域Ｎを形成するための力が機械的な力だけであると、その力を被帯電体の軸方向に分散させ、フィルムを被帯電体に良く倣わせることは難しい。例えば、被帯電体に凹凸が存在した場合、機械的な力は、凸部に集中する。したがって、フィルムは被帯電体の凸部近傍で接触するものの、他の領域では被帯電体に接触しない領域が発生する。結果として、フィルムを被帯電体の軸方向に倣わせることができない。
【００３７】
ところが、静電吸着力によってフィルムを被帯電体に当接させる場合、例え、被帯電体に凹凸があっても、フィルムに働く力は、凹部、凸部共に略等しいため、フィルムを被帯電体の軸方向に良く倣わせることができる。その結果、安定した放電ギャップが形成できる。なお、静電吸着力でフィルムを被帯電体の軸方向に良く倣わせるためには、フィルムに可撓性が要求される。
【００３８】
次に、領域Ｎよりも下流側の領域Ｐ２に、領域Ｐ１より曲率半径の小さな領域を形成する理由を説明する。
まず、フィルム１０２の領域Ｎの上流側の領域Ｐ１が曲率半径の大きな領域であるため、被帯電体との間に形成される放電ギャップは、領域Ｎに近づくに連れ徐々に狭くなる。このような放電ギャップにおいては、安定に放電が開始、また、継続し、その結果、被帯電体１１０の表面電位を常に安定した値にできる。
【００３９】
また、前述のごとく、領域Ｎのフィルム１０２には、被帯電体１１０の回転、あるいは、電圧の印加によって、下流側に向く力が働く。この力によって、フィルムは下流側に変形しようとする。ところが、領域Ｎよりも下流側の領域Ｐ２に曲率半径の小さな領域を形成すると、フィルム１０２の変形を阻止する力が領域Ｐ２の近傍で働く。さらに、下流側に向く力は、領域Ｎの面積に比例して大きくなるが、領域Ｎよりも下流側の領域Ｐ２に曲率半径の小さな領域を形成することで、領域Ｎを必要最小限の面積にでき、従って、下流側に向く力自体も小さくできる。その結果、フィルム形状が変化しない。
【００４０】
図１に示すフィルム形状の他に、フィルムの両端を支持した構成を取り、フィルムの変形を阻止する力を発生させるような形状の例を図４〜６に示す。
図４は、本発明に係わる帯電装置の他の実施形態例を示す概略断面図である。
【００４１】
図４は、帯電用部材を構成するフィルムをチューブ状のフィルムに換えたものである。チューブ状のフィルム２０２の内側に支持部材２０３を入れ、フィルム２０２を支持部材２０３と共に、他の支持部材２０４に挿入して、帯電用部材２０１が形成される。この時、フィルムは固定端Ｓ３、Ｓ４を持つ。そして、被帯電体１１０に、フィルム２０２の支持されていない側が被帯電体１１０の回転方向（図中矢印）の下流側に向く形で接触させる。図に示すように、フィルム２０２は、涙滴に似た形状を示す。そして、フィルム２０２は接触領域Ｎで被帯電体１１０に接触し、その領域Ｎの被帯電体１１０の回転方向に対し上流側の領域Ｐ１のフィルム２０２の曲率半径よりも、下流側の領域Ｐ２のフィルム２０２の曲率半径の方が小さい。
ここで、チューブ状のフィルムを用いると、フィルムを支持部材に支持する方法を簡略化できる。
【００４２】
図５は、本発明に係わる帯電装置の他の実施形態例を示す概略断面図である。
図５は、帯電用部材を構成するフィルムを多層構成のフィルムに換えたものである。さらに、フィルムの固定端間の距離を０（ｍｍ）とした。
【００４３】
同図（ａ）は、非動作時の状態を示す図である。導電層２５３上に抵抗層２５４が形成されたフィルム２５２の両端を重ね合わせ、支持部材２５５に接着して、帯電用部材２５１が構成される。そして、被帯電体１１０の回転方向（図中破線矢印）の下流側にフィルム２５２の支持されていない側が向くように設置され、帯電装置が構成される。なお、フィルム２５２の被帯電体１１０に接する側の面に抵抗層２５４が形成される。
【００４４】
そして、非動作時の状態では、フィルム２５２は被帯電体１１０に非接触の状態、もしくは、接触しているが強固には接触していない状態である。ここで、強固に接触していない状態とは、フィルムの機械的な当接力が１０（ｇ／ｃｍ）以下である状態を指す。
【００４５】
同図（ｂ）は、動作時の状態を示す図である。被帯電体を矢印方向に回転させ、図示していない電源から電圧を供給した状態である。
電圧を印加することによって、電源→支持部材２５５→導電層２５３（面内方向移動）→抵抗層２５４（厚み方向移動）という経路で電荷（電流）が移動する。そして、フィルム２５２と被帯電体１１０との間に静電吸着力が発生し、フィルム２５２は接触領域Ｎで被帯電体１１０に接触する。この力により、フィルム２５２は、形状を維持した状態で、被帯電体１１０側に極わずか変位する。そして、フィルム２５２は、被帯電体１１０の軸方向に倣い、圧接される。その時、フィルム２５２は涙滴に似た形状を示す。そして、領域Ｎの被帯電体１１０の回転方向に対し上流側の領域Ｐ１のフィルム２５２の曲率半径よりも、下流側の領域Ｐ２のフィルム２５２の曲率半径の方が小さい形状を取る。
【００４６】
なお、この場合、動作開始時もしくは動作終了時（電圧のオン時、オフ時）に、フィルム２５２は極わずかに変位するが、動作中は変位することはなく、領域Ｎは極めて安定している。これは、フィルム形状が、領域Ｐ１のフィルム２５２の曲率半径よりも、領域Ｐ２のフィルム２５２の曲率半径の方が小さい形状であるからである。
【００４７】
図６は、本発明に係わる帯電装置の他の実施形態例を示す概略断面図である。
図６は、フィルムの支持方法を換えたものである。同図（ａ）の帯電用部材３０１は、フィルム３０２の両端を、支持部材３０３、３０４に固定端Ｓ５、Ｓ６となるように支持した構成である。そして、図示していない電源から電圧が供給されると、フィルム３０２と被帯電体１１０との間には静電吸着力が発生し、この力によって、フィルム３０２は被帯電体１１０に領域Ｎで接触する。そして、被帯電体１１０の回転方向（図中矢印）の上流側の固定端Ｓ５から領域Ｎまでのフィルム３０２は、略直線形状の領域Ｐ１を有し、領域Ｎから下流側の固定端Ｓ６までのフィルム３０２は、曲率半径の小さい領域Ｐ２を有している。この場合も領域Ｐ１の曲率半径よりも領域Ｐ２の曲率半径の方が小さい構成である。
【００４８】
同図（ｂ）は、同図（ａ）の支持部材３０４を矢印３１０方向に移動し、領域Ｎに対し被帯電体１１０の回転方向（図中矢印）の下流側の領域Ｐ２の曲率半径を同図（ａ）より小さくしたものである。
図６（ａ）に対し、図６（ｂ）で示す帯電装置の方が、領域Ｐ２の曲率半径が小さい。したがって、フィルムの変形を阻止する力が大きくなるのでより望ましい。
【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】
抵抗層は、導電性物質分散層や、導電性樹脂、半導電性樹脂から形成した層である。導電性物質分散層としては、下記物質群a)、b)を下記物質群c)〜f)から選ばれる樹脂中、もしくは、下記物質群g)〜j)から選ばれるゴム弾性を有する物質中に分散もしくは相溶し、層状に形成したものである。導電性樹脂としては、下記物質群b)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c)から選ばれる物質が挙げられる。
【００５１】
導電層は、帯電用部材の支持部材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ればよい。導電層の例としては、金属蒸着層、導電性粒子分散層、導電性樹脂から形成した層等がある。金属蒸着層としては、アルミニウム、インジウム、ニッケル、スズ、銅等の金属、合金を層状に蒸着したものが挙げられる。導電性物質分散層としては、下記物質群a)、b)を下記物質群c)〜f)から選ばれる樹脂中に分散もしくは相溶し、層状に形成したものが挙げられる。導電性樹脂としては、下記物質群b)から選ばれる物質が挙げられる。
【００５２】
表面層は、フィルムの被帯電体に接触する面に形成される層である。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c)〜f)から選ばれる物質からなる。さらに、下記物質群a)、b)を下記物質群c)〜f)から選ばれる樹脂中に分散もしくは相溶したものも挙げられる。
絶縁性の基材としては、下記物質群d)〜f)から選ばれる樹脂が挙げられる。
【００５３】
なお、抵抗層、表面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。
【００５４】
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、あるいは、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→分散もしくは相溶→（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。
【００５５】
（物質群）
a)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）。
b)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等の導電性を有する樹脂。
c)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。
d)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。
【００５６】
e)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。
【００５７】
f)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。
g)天然ゴム。
【００５８】
h)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。
【００５９】
i)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。
j)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。
【００６０】
また、本発明に係わる帯電装置の帯電用部材に供給する電圧は、直流電圧に限られず、直流電圧に交流流電圧を重畳した電圧であっても良い。さらに、電圧を供給するのではなく、電流を供給しても良い。
また、支持部材は、フィルムを支持する役目と、さらに、フィルムに電圧（電流）を供給する役目を持つ。といって、支持部材全てを導電性部材で構成する必要ない。例えば、図１の場合、支持部材１０４のみを導電性部材で構成し、支持部材１０３、同１０５を絶縁性部材で構成しても良い。
【００６１】
本発明の上記構成を得るために必要な帯電用部材の特性について、以下、具体例に基づいて詳細に説明する。
（具体例１）
具体例１として、フィルムの断面形状と帯電性能との関係を調査した結果について説明する。なお、帯電性能については、帯電装置を画像形成装置に搭載し、解像度６００（ＤＰＩ＝Dot Per Inch）で２×２パターンをＡ４サイズの記録紙上に形成し、その記録紙の画像の様子から、帯電ムラの状態を調べた。さらに、画像形成装置の動作時、非動作時における帯電装置の様子を観察した。
【００６２】
初めに、実験に用いた画像形成装置について説明する。
図７は、実験に用いた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。
【００６３】
接地された、円筒状の導電性基体（アルミニウム素管）上に、下引き層（アルマイト層）、感光層（負帯電用機能分離型有機感光層、感光層厚み２０（μｍ）、感光層比誘電率３．３）がこの順に形成された、外径３０（ｍｍφ）の被帯電体１１０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方向に３０（ｍｍ／ｓ）で回転を始める（動作開始）。帯電用部材１０２の支持部材１０４に電源１０６から電圧Ｖａ＝−１．１７（ｋＶ）が供給（通電）される。すると、領域Ｎより上流側の放電ギャップにおいて、フィルム１０２から被帯電体１１０へと電荷が移動（放電現象）し、被帯電体１１０表面が電位Ｖｓ≒−６００（Ｖ）に帯電処理される。なお、有効帯電幅は２２０（ｍｍ）とした。
【００６４】
しかる後、図示していない潜像形成装置より出射される光１４１により、６００（ＤＰＩ）の潜像を被帯電体１１０上に形成する。ここで、形成する潜像は、２×２パターンである。なお、２×２パターンとは、６００（ＤＰＩ）の４ドット×４ドット四方のうち、２ドット×２ドット四方が露光されるようなパターンを言う。この潜像を現像装置１４２より反転現像する。なお、現像装置１４２は、主として、現像ローラと、その外周に摺接する供給ローラと、金属や樹脂で構成される薄板バネ状の弾性ブレードと、トナーとからなる。供給ローラによって現像ローラに供給されたトナーは、弾性ブレードによって薄層形成され、被帯電体１１０と現像ローラが圧接されている現像領域まで搬送される。その過程でトナーは負帯電される。そして、被帯電体１１０の電位コントラスト（潜像）及び現像電源（図示せず）により形成される現像電界によって、トナーが被帯電体１１０の露光箇所に選択的に現像される。被帯電体１１０上に現像されたトナーは、矢印方向に移動するＡ４サイズの記録紙１４３へと転写装置１４４によって転写される。なお、転写装置１４４は、主として、被帯電体１１０に圧接し、被帯電体１１０と略等速で回転駆動される転写ローラで構成される。転写ローラにトナーの帯電極性と逆極性の電圧を供給することで、被帯電体１１０上のトナーを記録紙１４３上に静電転写する。そして、図示していない定着手段によって記録紙１４３上にトナーが定着される。
【００６５】
転写後に被帯電体１１０に残留したトナーは、クリーニング装置１４５によって除去される。なお、クリーニング装置は、主として、被帯電体１１０に当接するクリーニングブレードからなり、その機械的な当接力によって、被帯電体１１０上に残留したトナーを除去する。そして、被帯電体１１０は、再び帯電装置によって帯電処理される。
このようにして、記録紙１４３上に画像が形成される。
【００６６】
では、実験に使用した帯電装置を図８を基に説明する。なお、図８、帯電用部材の取付パラメータを説明するための図であり、基本的には図１（ｂ）と同等な図である。
【００６７】
表１に示す帯電装置１〜３を準備した。なお、フィルムは、 ナイロン樹脂 ９０（ｗｔ％） ファーネスブラック １０（ｗｔ％） を溶融混練し、しかる後、フィルム成形機で厚み５０（μｍ）となるように押し出して形成した。形成後のフィルムのヤング率を、ＪＩＳ Ｋ７１２７に則って測定したところ、５０（ｋｇ／ｍｍ²）であった。
【００６８】
ここで、固定端Ｓ１と固定端Ｓ２間の距離をＬ１（ｍｍ）（図示せず）、固定端Ｓ１から固定端Ｓ２に至るフィルム１０２の長さをＬ２（ｍｍ）（図示せず）、固定端Ｓ１と固定端Ｓ２の中点を点Ｑ１、被帯電体の中心を点Ｏ、被帯電体１１０の頂点を点Ｑ２、線分ＯＱ１の距離をＬ３（ｍｍ）（図示せず）、線分ＯＱ２を基準として、被帯電体の回転方向を正方向として、∠Ｑ１ＯＱ２をα（°）、さらに、∠Ｓ２Ｑ１Ｏをβ（°）とする。さらに、フィルム１０２の曲線上で点Ｑ１から最も遠い点を点Ｑ３、線分Ｑ１Ｑ３に垂直な方向で、フィルム１０２の最大距離を与える長さをＬ４（ｍｍ）とした。
帯電装置１〜３における詳細な設定条件を表１に示す。
【００６９】
【表１】

【００７０】
先ず、帯電装置１〜３の動作時、非動作時の様子を観察した。
帯電装置１〜３の動作時の様子を各々図９（ａ）〜（ｃ）に示す。同図（ａ）〜（ｃ）において、各々、帯電用部材は番号、４０１、４１１、４２１に、フィルムは、４０２、４１２、４２２に対応する。
【００７１】
動作時のフィルムと被帯電体との接触領域（ニップ）Ｎは、帯電装置１〜３共に、０．４（ｍｍ）であった。そして、被帯電体の軸方向に均一な領域Ｎを形成していた。さらに、動作時のフィルムの領域Ｐ２の曲率半径は、帯電装置１〜３共に、０．５（ｍｍ）程度、また、領域Ｐ１の曲率半径は、各々概ね、４（ｍｍ）、３（ｍｍ）、３（ｍｍ）であった。そして、帯電装置１〜３の非動作時のフィルム形状と動作時の形状とは等しく、涙滴に似た形状を維持した。また、領域Ｎも等しかった（したがって非動作時の様子は図には示さない）。さらに、動作時のフィルム形状、ならびに、領域Ｎは常に安定していた。この理由は、上述のごとく、領域Ｐ２に曲率半径の小さな領域（概ね０．５（ｍｍ）の曲率半径）を形成したこと、ならびに、領域Ｎが０．４（ｍｍ）と小さいこと、による。
なお、涙滴に似たフィルム形状は、Ｌ１＜Ｌ４となるようにフィルムを支持部材に支持することで得られる。
【００７２】
次に、２×２画像を形成した。
帯電装置１〜３は、良好で均一な画像を形成できた。この理由は以下の通りである。フィルムの領域Ｐ１が曲率半径の大きな領域であるため、被帯電体との間に形成される放電ギャップが、領域Ｎに近づくに連れ徐々に狭くなる。そして、この放電ギャップは上述のごとく、フィルムの形状が変化しないので、安定に存在する。したがって、安定に放電が開始、また、継続し、その結果、均一な帯電ができたのである。したがって、２×２画像も均一な画像になる。
【００７３】
次に、帯電装置１〜３のフィルムと被帯電体との間に働く力を測定した。
測定は、被帯電体の周に、他端にバネばかりを取り付けた糸を巻き付け、その糸を３０（ｍｍ／ｓ）で引っ張った時にバネばかりに発生する力を測定した。その測定値を、動摩擦係数で除した値をフィルムと被帯電体との間に働く力とした。なお、測定は、帯電用部材に電圧を印加しない（非動作時、フィルムの被帯電体への機械的当接力）時と電圧を印加した時とで行った。動摩擦係数は、ＪＩＳＫ７１２５に則って測定した。その結果、動摩擦係数は０．３であった。
結果を表２に示す。
【００７４】
【表２】

【００７５】
表２に示すように、帯電装置１〜３共に、機械的当接力は弱く、さらに、動作時の当接力も、比較的弱い。ただし、動作時には、前述のごとく、静電吸着力が働く。この静電吸着力によって、フィルムは被帯電体の軸方向に倣う。
【００７６】
本発明のように、静電吸着力によってフィルムを被帯電体に当接させる場合、例え、被帯電体に凹凸があっても、フィルムに働く力は、凹部、凸部共に略等しい。さらに、その力は部分に集中することがない。したがって、比較的弱い力でフィルムを被帯電体の軸方向に倣わせることができる。その結果、安定した放電ギャップが形成できる。
【００７７】
さらに、本発明の帯電装置は、帯電用部材の被帯電体への当接力が弱い。そのため、被帯電体あるいは帯電用部材を摩擦劣化させることがない。さらに、クリーニングブレードをすり抜けたトナーやトナー外添剤や紙粉等の異物を、領域Ｎの下流側に流すことができる。そして、領域Ｎの上流側に異物を過剰に滞留させることがない。したがって、長期にわたり、安定で均一な帯電処理を行うことが可能となる。
【００７８】
さらに、帯電用部材の被帯電体への当接力は非動作時の方がより弱い。したがって、被帯電体の回転開始後に電圧を印加する、もしくは、電圧の供給をやめた後に被帯電体の回転を停止すると、領域Ｎ近傍に滞留している異物をより効果的に領域Ｎの下流側に流すことができるので望ましい。あるいは、画像領域外において、一時的に帯電用部材に供給する電圧を遮断しても同様な効果が得られる。
【００７９】
（具体例２）
具体例２として、フィルムの変形を阻止する力を発生できる条件を、フィルムの曲げモーメントに着目して調べた。上述のごとく、領域Ｎの下流側に曲率半径の小さな領域Ｐ２を形成した場合、その領域Ｐ２の曲げモーメントとフィルムの変形の阻止力とに関係があるかを調べた。
【００８０】
具体例１に示した帯電装置２をベースに、帯電用部材の取付方等は変更せず、フィルム材質を表３に示す材質に変更して実験を行った。評価は、具体例１と同様にして行った。なお、表３には、帯電装置２の値も併せて記した。
【００８１】
ここで、フィルムの曲げモーメントについて説明する。
フィルムのヤング率をＥ（ｋｇ／ｍｍ²）、厚みをｔ（ｍｍ）、有効帯電幅をｗ（ｍｍ）、曲率半径をρ（ｍｍ）とすると、フィルムの断面２次モーメントＩ（ｍｍ⁴）および曲げモーメントＭ（ｋｇ・ｍｍ）は、
Ｉ＝ｗ・ｔ³／１２
Ｍ＝Ｅ・Ｉ／ρ＝ｗ・ｔ³・Ｅ／（１２・ρ）
となる。表３に示す計算において、具体例１の結果からρ＝０．５（ｍｍ）、ｗ＝２２０（ｍｍ）とした。
【００８２】
【表３】

【００８３】
帯電装置４〜１１の動作時及び非動作時の様子を観察した。
帯電装置４〜１０は、非動作時のフィルム形状と動作時のフィルム形状とは等しかった。さらに、動作時のフィルム形状ならびに領域Ｎは常に安定していた。
帯電装置１１は、動作開始時にフィルムが被帯電体の回転方向下流側に引っ張られるように極わずか変形した。そして、動作時に、領域Ｎは極わずか振動した。しかし、動作時のフィルム形状は安定していた。
【００８４】
次に、２×２画像を形成した。
帯電装置４〜１０は、良好で均一な２×２画像を形成できた。帯電装置１１は、細く縦に延びる断続的な低濃度部が極希に発生したが、これは、実用上問題にならない程度であった。
【００８５】
結果から、望ましいフィルムの曲げモーメントの範囲は、０．００２（ｋｇ・ｍｍ）以上であることが解った。それによって、フィルムの変形を阻止する力を発生させることができ、したがって、領域Ｎの上流側の領域Ｐ１を安定的に維持することができる。
【００８６】
（具体例３）
具体例３として、被帯電体の軸方向にわたって領域Ｎを適正に形成できる条件を、フィルムの曲げこわさに着目して調べた。つまり、フィルムに要求される可撓性について調査した。
【００８７】
実験は、図５に示す帯電装置をベースに行った。帯電用部材の取付方は変更せず、フィルム材質を変えて、以下に示す帯電装置１２〜２１を準備した。帯電用部材の取付方を具体例１に則って標記すると表４のごとくなる。評価は、具体例１と同様にして行った。
【００８８】
【表４】

【００８９】
＜帯電装置１２＞
過塩素酸リチウムを相溶させた厚み０．０４（ｍｍ）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（ｍｍ）のポリエチレン樹脂からなる導電層を形成したフィルムを用いた。なお、抵抗層に対し、導電層を充分に低抵抗とした。帯電用部材の抵抗値は、Ｒ＝４×１０⁶（Ω）であった。
【００９０】
＜帯電装置１３＞
カーボンブラックを分散させた厚み０．０７（ｍｍ）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（ｍｍ）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）の表面層を形成したフィルムを用いた。なお、抵抗層に対し、導電層を充分に低抵抗とした。帯電用部材の抵抗値は、Ｒ＝１×１０⁷（Ω）であった。
【００９１】
＜帯電装置１４＞
カーボンブラックを分散させた厚み０．０４（ｍｍ）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フィルムを用いた。なお、抵抗層に対し、導電層を充分に低抵抗とした。帯電用部材の抵抗値は、Ｒ＝８×１０⁶（Ω）であった。
【００９２】
＜帯電装置１５＞
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フィルムを用いた。帯電用部材の抵抗値は、Ｒ＝１×１０⁷（Ω）であった。
【００９３】
＜帯電装置１６＞
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フィルムを用いた。帯電用部材の抵抗値は、Ｒ＝２×１０⁷（Ω）であった。
【００９４】
＜帯電装置１７＞
カーボンブラックを分散させた厚み０．１（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表面層を形成したフィルムを用いた。なお、表面層に対し、抵抗層を低抵抗とした。帯電用部材の抵抗値は、Ｒ＝２×１０⁷（Ω）であった。
【００９５】
＜帯電装置１８＞
カーボンブラックを分散させた厚み０．４４（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表面層を形成したフィルムを用いた。なお、表面層に対し、抵抗層を低抵抗とした。帯電用部材の抵抗値は、Ｒ＝２×１０⁷（Ω）であった。
【００９６】
＜帯電装置１９＞
ファーネスブラックを分散させ、厚み０．０９（ｍｍ）に形成したポリエステル樹脂を抵抗層として形成したフィルムを用いた。帯電用部材の抵抗値は、Ｒ＝１×１０⁷（Ω）であった。
【００９７】
＜帯電装置２０（比較例）＞
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（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フィルムを用いた。なお、抵抗層に対し、導電層を充分に低抵抗とした。帯電用部材の抵抗値は、Ｒ＝１×１０⁷（Ω）であった。
【００９８】
＜帯電装置２１（比較例）＞
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０．１（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表面層を形成したフィルムを用いた。なお、表面層に対し、抵抗層を低抵抗とした。帯電用部材の抵抗値は、Ｒ＝２×１０⁷（Ω）であった。
【００９９】
ここで、フィルムの曲げこわさについて説明する。
フィルムのヤング率をＥ（ｋｇ／ｍｍ²）、厚みをｔ（ｍｍ）、有効帯電幅をｗ（ｍｍ）とすると、フィルムの断面２次モーメントＩ（ｍｍ⁴）および曲げこわさＢ（ｋｇ・ｍｍ²）は、 Ｉ＝ｗ・ｔ³／１２ Ｂ＝Ｅ・Ｉ＝ｗ・ｔ³・Ｅ／１２ となる。表５に示す計算において、ｗ＝２２５（ｍｍ）とした。なお、表５に示すヤング率Ｅは、ＪＩＳ Ｋ７１２７に則って測定した。
【０１００】
【表５】

【０１０１】
帯電装置１２〜２１の動作時及び非動作時の様子を観察した。いずれも、非動作時のフィルム形状と動作時のフィルム形状とは等しかった。さらに、動作時のフィルム形状、ならびに、領域Ｎは常に安定していた。
【０１０２】
次に、２×２画像を形成した。帯電装置１２〜１９は、良好で均一な２×２画像を形成できた。ところが、帯電装置２０、２１は、細く縦に延びる低濃度部と、縦に延びる高濃度部が発生し、均一な画像（すなわち帯電）は得られなかった。これは、実用上問題になる程度である。
【０１０３】
これは、帯電装置１２〜１９の場合、動作時、フィルムと被帯電体の導電性基体との間に働く静電吸着力によって、領域Ｎのフィルムは被帯電体に倣うように当接する。ところが、帯電装置２０、２１の場合、フィルムが硬いため（曲げこわさが大きいため）、静電吸着力によってフィルムを被帯電体に当接させることができず、フィルムを被帯電体の軸方向に良く倣わせることができないのだと考えられる。その結果、安定した放電ギャップが形成できず、帯電ムラが発生したのだと考える。
以上の結果から、フィルムの曲げこわさは３．８（ｋｇ・ｍｍ²）以下が必要であることが解った。
【０１０４】
さらに、
Ｍ：フィルムの曲げモーメント
Ｂ：フィルムの曲げこわさ
ｗ：有効帯電幅（ｍｍ）
ｔ：フィルム厚み（ｍｍ）
Ｅ：フィルムのヤング率（ｋｇ／ｍｍ²）
ρ：フィルムと被帯電体の接触領域の下流側のフィルムの曲率半径
とすると、具体例２、３の結果は、
【０１０５】
【数１】

【０１０６】
である。不等式(3)、(4)から、
０．０２４・ρ≦ｗ・ｔ³・Ｅ≦４５．６ ・・・・(5)
なる関係式が導出される。ここで、
ｗ＝２２０（ｍｍ）、ρ＝０．５（ｍｍ）
であるとすれば、不等式(5)は、
０．００００５≦ｔ³・Ｅ≦０．２１ ・・・・(6)
とできる。したがって、本発明の帯電装置の帯電用部材のフィルムは、不等式(6)を満足するフィルムが好ましい。フィルムの材質としては、ナイロン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合系ゴム等が好ましい。特に、ナイロン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂が好ましい。
【０１０７】
（具体例４）
具体例４では、フィルムの被帯電体への機械的当接力を０（ｇ／ｃｍ）とした例を示す。
【０１０８】
図１０は、本発明に係わる帯電装置の他の実施形態例を示す概略断面図である。
同図（ａ）は、非動作時の状態を示す図である。導電層５０３上に抵抗層５０４が形成されたフィルム５０２の両端を重ね合わせ、支持部材５０５に接着して、帯電用部材５０１が構成される。そして、帯電用部材５０１は、αが略７０（°）、βが略１６０（°）となるように設置される。このように設置すると、非動作時の状態では、フィルム５０２と被帯電体１１０との間に極わずかな隙間を形成する。
【０１０９】
図１０（ｂ）は、動作時の状態を示す図である。被帯電体を矢印方向に回転させ、図示していない電源から電圧を供給した状態である。
同図（ａ）において、図示していない電源より電圧を印加することによって、電源→支持部材５０５→導電層５０３（面内方向移動）→抵抗層５０４（厚み方向移動）という経路で電荷（電流）が移動する。そして、フィルム５０２と被帯電体１１０との間に静電吸着力が発生し、フィルム５０２は接触領域Ｎで被帯電体１１０に接触する。この力により、フィルム５０２は、形状を維持した状態で、被帯電体１１０側に極わずか変位する。そして、被帯電体１１０の軸方向に倣い、圧接する。フィルム５０２は、領域Ｎの被帯電体１１０の回転方向に対し上流側の領域Ｐ１のフィルム５０２の曲率半径よりも、下流側の領域Ｐ２のフィルム２５２の曲率半径の方が小さい形状を取る。
【０１１０】
このような取付方の帯電装置においては、フィルム２５２は、動作、非動作で、被帯電体１１０に対し接、離をする。フィルム２５２の被帯電体への当接力を測定したところ、非動作時０（ｇ／ｃｍ）、動作時２．４（ｇ／ｃｍ）であった（なお、フィルム２５２と被帯電体１１０との動摩擦係数は０．７３であった）。
【０１１１】
なお、この場合、動作開始時もしくは動作終了時（電圧のオン時、オフ時）に、フィルム２５２は極わずかに変位するが、動作中は変位をすることはなく、また、動作中の領域Ｎも極めて安定している。
【０１１２】
本具体例のように、静電吸着力のみによってフィルムを被帯電体に当接させる場合、例え、被帯電体に凹凸があっても、フィルムに働く力は、凹部、凸部共に略等しい。さらに、その力は部分に集中することがない。したがって、比較的弱い力でフィルムを被帯電体の軸方向に倣わせることができる。その結果、安定した放電ギャップが形成できる。
また、帯電用部材の被帯電体への当接力が弱い。そのため、被帯電体あるいは帯電用部材を摩擦劣化させることがない。
【０１１３】
さらに、帯電用部材の被帯電体への当接力は電圧印加時のみしか働かない。したがって、被帯電体の回転開始後に電圧を印加する、もしくは、電圧の供給をやめた後に被帯電体の回転を停止することによって、領域Ｎ近傍に滞留している異物を領域Ｎの下流側に流すことができる。その結果、領域Ｎの上流側に異物を滞留させることがない。したがって、長期にわたり、安定で均一な帯電処理を行うことが可能となる。
【０１１４】
（具体例５）
具体例５では、帯電用部材の抵抗値Ｒについて検討した。
具体例１に示す帯電装置１をベースに、帯電用部材の取付方等は変更せず、フィルム組成比と、フィルム膜厚と、有効帯電幅を変化させた。ここで、帯電用部材の抵抗値Ｒは、フィルム組成比（ナイロン樹脂と導電剤との組成比）を変えることで変化させた。フィルム膜厚は４５（μｍ）、有効帯電幅は２２５（ｍｍ）とした。
【０１１５】
そして、抵抗値Ｒの異なる帯電用部材により被帯電体の帯電を行い、帯電特性を調べた。ただし、本発明において抵抗値Ｒとは帯電用部材に帯電に必要な電流を流した時の抵抗を言う。さらに、実際に、具体例１で示す画像形成装置にて、２×２、べた白、べた黒画像を形成し、画像品質も調べた。
【０１１６】
帯電用部材の抵抗値Ｒと帯電特性との関係を図１１に示す。図１１において、横軸は帯電用部材の抵抗値Ｒの対数値ｌｏｇ（Ｒ）（Ω）、縦軸は被帯電体の表面電位Ｖｓの絶対値である。図中の記号は測定環境を表し、□印はＮＮ環境（２０℃、５０％ＲＨ）、○印はＨＨ環境（３５℃、６５％ＲＨ）、△印はＬＬ環境（１０℃、１５％ＲＨ）である。
【０１１７】
図１１に示されるように、環境により帯電性能は異なるが、いずれの環境においても、表面電位Ｖｓが抵抗値Ｒに依存せず、一定になる領域があることが解る。この領域が、前述のＰａｓｃｈｅｎの放電による帯電が行われる領域である。この領域は、帯電用部材の抵抗値Ｒが１０⁶〜３×１０⁷（Ω）の範囲内である。
【０１１８】
抵抗値Ｒが１０⁶（Ω）以下では、Ｐａｓｃｈｅｎの放電による帯電と、いわゆる電荷注入による帯電とが行われる。これは、帯電用部材と被帯電体との間に形成される放電ギャップにおいて、Ｐａｓｃｈｅｎの放電による帯電が行われ、さらに、領域Ｎ（ニップ）内において、電荷注入による帯電が行われる。そのため、被帯電体の表面電位Ｖｓは、帯電用部材の抵抗値Ｒが１０⁶〜３×１０⁷（Ω）の場合の表面電位Ｖｓに比べ、絶対値が大きな値になる。そして、帯電用部材の抵抗値が減少するにつれ、電荷注入による帯電の寄与が大きくなり、したがって、表面電位Ｖｓの絶対値はより大きくなる。例えば、帯電用部材の抵抗値Ｒが１桁低下すると、表面電位Ｖｓの絶対値は２００（Ｖ）程度上昇する。
【０１１９】
抵抗値Ｒが１０⁸（Ω）以上でも、Ｐａｓｃｈｅｎの放電による帯電が行われる。しかし、帯電に必要な電流の供給が間に合わない、いわゆる、時定数遅れと呼ばれる現象が発生し、帯電効率が低下する。そのため、被帯電体の表面電位Ｖｓは、帯電用部材の抵抗値Ｒが１０⁶〜３×１０⁷（Ω）の場合の表面電位Ｖｓに比べ、絶対値が小さな値になる。そして、帯電用部材の抵抗値Ｒが大きくなるにつれ、帯電効率の低下が著しくなり、したがって、表面電位Ｖｓの絶対値はより小さくなる。例えば帯電用部材の抵抗値が１桁上昇すると、表面電位Ｖｓの絶対値は４００（Ｖ）以上低下する。
【０１２０】
次に、図１２に表面電位Ｖｓと画像品質との関係を示す。図１２において、縦軸は表面電位Ｖｓの絶対値、横軸は、画像品質の項目である。なお画像品質は、べた黒画像の画像濃度、２×２画像の画像ムラ、べた白画像の白地汚れの程度を評価した。図中にプロットされている○、△、×印は、各々、良好もしくはムラ、汚れが認められない（○）、実用上問題のないレベル（△）、濃度不足もしくはムラ、汚れが目立ち、実用上問題になる（×）である。また、各項目とも環境をパラメータとした。
【０１２１】
図１２より、表面電位Ｖｓの絶対値が大きくなると、画像濃度の低下、画像ムラならびに白地汚れの程度が悪化し、その程度が実用上問題のない表面電位の絶対値は７４０（Ｖ）以下であることが解る。また、表面電位Ｖｓの絶対値が小さくなると、画像ムラ、白地汚れの程度が悪化し、その程度が実用上問題のない表面電位の絶対値は４５０（Ｖ）以上であることが解る。つまり、画像品質を確保するのに必要な表面電位Ｖｓは−７４０〜−４５０（Ｖ）の範囲であることが解る。さらに望ましい表面電位は、環境によって異なり、ＮＮ環境では−６００（Ｖ）、ＨＨ環境では−６２０（Ｖ）、ＬＬ環境では−５８０（Ｖ）であることが解る。
【０１２２】
図１１を用い、好ましい帯電用部材の抵抗値の範囲を求めると、３×１０⁵〜１×１０⁸（Ω）となる。さらに望ましくは、Ｐａｓｃｈｅｎの放電による帯電が行われる領域内１×１０⁶〜３×１０⁷（Ω）である。帯電用部材の抵抗値Ｒが上記範囲であれば、画像品質を保証可能な表面電位を確保できる。
【０１２３】
ここで帯電用部材の抵抗値Ｒの測定方法を説明する。
図１（ｂ）に示す帯電装置において、被帯電体を同一形状の導電性の円筒電極に変えた以外は、円筒電極の表面移動速度、帯電用部材の円筒電極への押圧力等は全て実際の帯電条件と同様にする。そして、被帯電体を所定表面電位Ｖｓに帯電するために必要な電流と同一の電流を帯電用部材に流す。その時の帯電用部材と円筒電極との間の電圧を測定することにより、帯電用部材の抵抗値Ｒを求める。この測定方法の最も重要な点は、帯電に必要な電流を帯電用部材に流して帯電用部材の抵抗値を求めることにある。
【０１２４】
なお、帯電に必要な電流は、実際の帯電処理時の電流値を測定するか、もしくは、下式により求められる。
【０１２５】
Ｉ＝εｐｃ・εo・ｗ・ｖｐ・Ｖｓ／ｄｐｃ
ここで、Ｉ（μＡ）は所定表面電位Ｖｓ（Ｖ）に帯電するために必要な電流、ｗ（ｍｍ）は帯電用部材の有効帯電幅、ｄｐｃ（ｍｍ）は被帯電体の感光層の厚み、εｐｃは被帯電体の感光層の比誘電率、ｖｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）は被帯電体の表面移動速度、εo（Ｆ／ｍｍ）は真空の誘電率である。ちなみに、本実施例においては、感光体ドラムを表面電位Ｖｓ＝−６００（Ｖ）に帯電するのに必要な電流はＩ＝−５．９（μＡ）である。
【０１２６】
上記より、明かなように、本発明における帯電用部材の抵抗は、実際の帯電時の状態を反映するものであり、単なる帯電用部材の体積抵抗率とは異なるものである。
詳細に説明すると、帯電用部材の抵抗値は電流（もしくは電圧）に依存する。一般に、電流が変化すると、抵抗も変化する。さらにまた、帯電用部材は被帯電体と接触しているため、実際の帯電時の帯電用部材の抵抗は、電気的な接触抵抗を含み、かつ、帯電用部材と被帯電体との接触状態に依存する。例えば、被帯電体の移動速度を変化させると、抵抗も変化する。よって、帯電用部材に帯電に必要な電流を流し、かつ、帯電用部材と電極との接触状態を被帯電体とのものと同一にして測定した抵抗が、実際の帯電時の状態を反映する。
【０１２７】
なお、具体例５で述べた内容については、本発明に限定される内容でなく、帯電用部材が固定され被帯電体を帯電処理する帯電装置一般に適用される内容である。例えば、帯電用部材をデッキ型ブラシで構成した帯電装置や、帯電用部材をブレードで構成した帯電装置等に適応可能である。
【０１２８】
（実施例２）
フィルムを種類を変えて帯電用部材を構成し、画像形成を行ったところ、紙の進行方向に平行に、スジ状の高濃度部（白スジ）が画像に発生する場合があった。これは、何らかの原因で過帯電箇所が発生したためである。
【０１２９】
そこで、過帯電箇所に対応するフィルムを観察したところ、領域Ｎ近傍のフィルム表面に突起が存在していた。この突起を含む領域を走査型レーザー顕微鏡（レーザーテック社製、１ＬＭ２１）にて観察した。
【０１３０】
図１３に、フィルムの断面プロファイルを示す。図中の実線が断面プロファイル、破線は中心線である。図から、突起高さと突起大きさを計測する（図中、高さ、大きさと記載）と、突起高さは６．２（μｍ）、また、突起の大きさは８３（μｍφ）であった。なお、突起高さは、中心線からの高さとした。
【０１３１】
このように、突発的な突起が領域Ｎ近傍に存在すると、突起先端から被帯電体に向けて異常な火花放電が生じる。もしくは、領域Ｎ内に存在すると、その箇所に過剰な圧力が印加され、その結果、電荷が被帯電体に直接注入される。このようなことにより、被帯電体に過帯電箇所が生じるものと考えられる。
【０１３２】
ここで、フィルムの表面粗さをＪＩＳ Ｂ０６０１に則って測定したところ、Ｒｚ＝１．２（μｍ）、Ｒｍａｘ＝１．８（μｍ）であった。ここで、ＪＩＳＢ０６０１で定義される表面粗さは、母平均の推定のためのランダムな抜き取り試験で求められる値である。したがって、傷と見なされるような並外れた高い山や深い谷がない領域から基準長さ（測定領域）を抜き取る必要がある。そのため、突発的に存在する突起の領域は排除して基準長さを選定する。したがって、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義される表面粗さには、突発的な突起は全く反映されない。
【０１３３】
つまり、ＪＩＳで定義される表面粗さには反映されない、突発的な突起についても考慮しないと均一帯電ができないことが解った。以降、突発的な突起とＪＩＳで定義される表面粗さを区別するため、ＪＩＳで定義される表面粗さをベースの粗さとする。
【０１３４】
上述のフィルムの領域Ｎならびにその上、下流０．５（ｍｍ）の領域の表面を、くまなく走査型レーザー顕微鏡で検査した。結果、上述の突発的な突起の他に、高さ３．４（μｍ）、大きさ４２（μｍφ）の突発的な突起が１つ確認できた。ただし、この突起に対応する箇所の画像に、過帯電に起因する白スジは確認できなかった。
【０１３５】
そこで、突発的な突起と帯電均一性との関係を調べた。故意に突発的な突起を領域Ｎ近傍に数ヶ形成して、突発的な突起と画像との関係を調べた。
結果の一覧を表６に示す。なお表６には、故意に作製した突起の高さと、その突起に対応する箇所の画像に白スジが発生したかを記す。画像の欄において、○：白スジが観察できず、×：白スジが観察された、を示す。
【０１３６】
【表６】

【０１３７】
次に、ベースの粗さをＲｚ＝２．５（μｍ）、Ｒｍａｘ＝３．６（μｍ）としたフィルムを用意した。このフィルムに故意に突発的な突起をニップ近傍に数ヶ形成した。そしてこのフィルムを同様に評価した。
結果の一覧を表７に示す。
【０１３８】
【表７】

【０１３９】
ここで、突起の高さは、中心線からの高さとしてきたが、中心線にＲｚ／２の値を加えた線を基準線として、その基準線からの高さとする。なお、新たに定義した突起高さのことを実効的突起高さと呼称する。
【０１４０】
図１４は、定義した実効的突起高さを説明するための図である。同図は、図１３で示される断面プロファイルにおいて、定義した実効的突起高さを示す図である。図中の実線は断面プロファイル、破線は中心線、一点鎖線は基準線である。また、基準線からの高さが実効的突起高さである。
実効的突起高さに注目して、表６、７を書き直して見る。結果を表８に示す。
【０１４１】
【表８】

【０１４２】
表８の結果から、実効的突起高さと画像とに関係があり、実効的突起高さが、４．４（μｍ）以上であると、その突起により、被帯電体が過剰帯電され、したがって、白スジ状の画像欠陥が発生することが解る。つまり、高さが、 （Ｒｚ／２＋４．４）（μｍ） 以上である、突発的な突起が領域Ｎ近傍に存在してはいけない、ことが解る。
【０１４３】
この結果から、帯電用部材の領域Ｎ近傍に存在する突発的な突起の高さを、 （Ｒｚ／２＋４．４）（μｍ） 未満とすると、異常帯電が防止でき、均一帯電が可能となる。
なお、この議論は、接触型帯電装置全般に適応できる。例えば、ローラ帯電装置、ブレード帯電装置である。
【０１４４】
【発明の効果】
本発明の帯電装置および画像形成装置によれば以下のような効果を有する。
請求項１ないし３記載の発明の帯電装置によれば、帯電部材の被帯電体への機械的な当接力が小さいので被帯電体や帯電用部材を摩擦劣化させることがない。さらに、トナーやトナー外添剤や紙粉等の異物を、接触領域の下流側に流すことができる。そして、接触領域の上流側に異物を過剰に滞留させることがない。
【０１４５】
また、帯電用部材と被帯電体との接触箇所近傍に形成される放電ギャップを確実にかつ均一に維持することが可能となる。
また、被帯電体あるいは帯電用部材を摩擦劣化させ難く、安定的にかつ信頼性の高い帯電処理を行うことが可能な帯電装置を提供することが可能となる。さらに、クリーニングブレードをすり抜けたトナーやトナー外添剤や紙粉等の異物が、帯電用部材と感光体との接触箇所近傍に滞留し難い帯電装置を提供することが可能になる。
特に、請求項３記載の発明によれば、帯電装置を動作させないときの当接力が弱いので、この期間を利用することにより、トナーやトナー外添剤や紙粉等の異物を、接触領域の下流側により効率的に流すことができる。
【０１４６】
請求項４記載の発明の画像形成装置によれば、安定性・信頼性に優れた帯電装置を備えることにより、過帯電や帯電不足や帯電むらなどがないため、高品質の画像を得ることができる。さらに、クリーニングブレードをすり抜けたトナーやトナー外添剤や紙粉等の異物が帯電装置に滞留することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる帯電装置の実施形態を示す概略断面図である。同図（ａ）は帯電用部材の概略断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）の帯電用部材を搭載した帯電装置の概略断面図である。
【図２】 本発明に係わる帯電装置において、帯電用部材に供給した電圧Ｖａと得られた被帯電体の表面電位Ｖｓとの関係を示す図である。
【図３】 Ｐａｓｃｈｅｎ曲線と、空隙距離ｇに対する空隙電圧Ｖｇとの関係曲線とを示す図である。
【図４】 本発明に係わる帯電装置の他の実施形態例を示す概略断面図である。
【図５】 本発明に係わる帯電装置の他の実施形態例を示す概略断面図である。同図（ａ）は非動作の状態を、同図（ｂ）は動作時の状態を示す。
【図６】 同図（ａ）、（ｂ）は、本発明に係わる帯電装置の他の実施形態例を示す概略断面図である。
【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】 本発明に係わる帯電装置の帯電用部材の取付パラメータを説明するための図である。
【図９】 同図（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係わる帯電装置の動作時の様子を示す概略断面図である。
【図１０】本発明に係わる帯電装置の他の実施形態例を示す概略断面図である。同図（ａ）は非動作の状態を、同図（ｂ）は動作時の状態を示す。
【図１１】本発明に係わる帯電装置の帯電用部材の抵抗値と帯電特性との関係を示す図である。
【図１２】本発明に係わる帯電装置を搭載した画像形成装置において、被帯電体の表面電位と画像品質との関係を示す図である。
【図１３】帯電不良を起こしたフィルム表面の断面プロファイルを示す図である。
【図１４】定義した実効的突起高さを説明するための図である。
【符号の説明】
１…潜像担持体、７…現像装置、８…現像剤、９…現像剤担持体、１０…シャフト、１１…弾性層、１２…塗工層、５０…ローラーコーター、５４…磁性塗料、６１…均平化部材、７２…潤滑剤

Claims (4)

1. 外部より電圧が印加された帯電用部材を、回転する被帯電体に機械的当接力と静電吸着力とで接触させて帯電処理を行う帯電装置において、
   前記帯電用部材は可撓性を有するフィルムで構成されているとともに、前記フィルムの両端が支持部材で固定支持され、かつ前記フィルムの支持されていない側を前記被帯電体の回転方向の下流側に向く形で接触させ、
   前記帯電用部材の前記被帯電体への当接力が、電圧が供給された状態で、主として、前記静電吸着力によって与えられ、その静電吸着力による当接力は前記機械的当接力よりも大きく設定されており、
   前記帯電用部材は、電圧が供給された状態で前記フィルムと前記被帯電体との接触領域より前記被帯電体の回転方向の下流側の前記フィルムの曲率半径が、前記接触領域より前記被帯電体の回転方向の上流側の曲率半径よりも小さいフィルム形状を取ることを特徴とする帯電装置。
2. 前記フィルムの両端の固定端間の距離をＬ１、前記フィルムの曲線上で前記フィルムの最大距離を与える長さをＬ４とした場合、Ｌ１＜Ｌ４であることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
3. 被帯電体の移動開始後に帯電用部材に電圧を供給する、もしくは、帯電用部材への電圧供給停止後に被帯電体の移動を停止することを特徴とする請求項１または２記載の帯電装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一つに記載の帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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