JPH01137275A - 接触帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、発明の目的 （産業上の利用分野〕 本発明は接触帯電装置に関する。更に詳しくは、外部よ
り電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接させて帯電
（除電を含む）を行う装置の改りに関する。

〔従来の技術〕

以下、便宜上電子写真複゛写機等における被帯電体たる
感光体に対する接触帯電装置を例にして説明する。

従来この種の接触帯電装置においては、ＩＫＶ程度の交
流成分を含む直流電圧を外部より印加した導電性繊維毛
ブラシあるいは導電性弾性ローラ等の帯電部材（導電性
電位維持部材）を感光体表面に接触させることにより、
該感光体表面上に電荷を導いて所定の電位に帯電するよ
うに構成されていた。しかし実際には被帯電体たる感光
体面を上記のような帯電部材で帯電処理する場合、感光
体面にピンホールがあると、その部分が正常に帯電され
ないという欠点があった。

つまり帯電部材と感光体面上のピンホールが対峙した時
に、帯電部材からピンホールに向けて火花数？ｌｔ（リ
ーク）が発生し大電流が流れる。その結果、帯電部材に
印加している電源出力が低下し、その部分の感光体表面
上の帯電が正常に行われなくなるものである。その対策
として帯電部材の体積抵抗率を１０２Ωｍ以上にすれば
、帯電部材の表面電位が火花放電開始電圧よりも低くな
り。

リークが発生しないことがわかっている。

第７図は従来のこの種の接触帯電装置の一例を示す概略
構成図である。

図において１は感光体、２は帯電部材としての帯電ロー
ラ、３はその外部印加電源を示す。

帯電ローラ２は、導電性金属芯棒２ａの周囲に、ＥＰＤ
Ｍ−ＮＢＲφ発泡ウレタンゴム等よりなり体積抵抗率を
適宜調整した抵抗層２ｄを形成した単層構成のものであ
る。

そして上記帯電ローラ２のニップ部分（ここでは帯電ロ
ーラ２と感光体ｌとの接触面積をいい、本例では輻１　
ｍｍＸ長さ２２０■履である）での抵抗が例えば１．１
４Ｘ　１Ｇ’°Ω以上になるようにして、その部分での
帯電ローラの表面電位が、ピンホール部が来たときに火
花放電開始電位以上にならないように対策がとられてい
た。

しかし上記のような単層構成の帯電ローラでは、抵抗層
２ｄとしてニップ部分で１．１４Ｘ１０”Ωになる材料
を使った場合、ローラへの印加電圧が交流テＶ　ｐｐ１
６００Ｖ−ｃは電流は０．０５ＪＬＡ　Ｌ　カ流しナい
結果となってしまった。

その結果交流による感光体表面の電位ならし効果が期待
できず１部分的に帯電ムラが発生した。

そこで、さらに交流を通過しやすくするために帯電ロー
ラ外側に静電容量を持つ層を設けることが提案された。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし帯電ローラ外側の層の材質によっては帯電ローラ
表面の電位は回転と共に徐々に低下し、ついには感光体
を所望の電位に帯電できなくなるという問題が生じた。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、感光
体等の被帯電体を良好に帯電することのできる接触帯電
装置を提供することを目的とする。

口、発明の構成 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、外部より交流成分と直流成分を有する電圧を
印加した帯電部材を被帯電体に当接させて帯電を行う接
触帯電装置において、上記帯電部材の表面電位と、該帯
電部材への外部印加電源の電位とを略等しくする手段を
有することを特徴とする。

〔作　用〕

帯電部材の表面電位と、該帯電部材への外部印加電源の
電位とを略等しくする手段を有することにより、帯電部
材の表面電位を、常時被帯電体を帯電させるのに適する
電位に維持させることが可能となる。

〔実施例〕

以下２本発明を図に基づいて具体的に詳述する。第１図
は本発明の一実施例を示す接触帯電装置の概略構成図で
ある。

図において、ｌは被帯電体としてのドラム状電子写真感
光体の一部であり、ドラム基体１ａの外周面に感光層（
有機半導体、アモルファスシリコン、セレン等の光導電
性半導体材料層）ｌｂを形成してなるもので、矢示ａ方
向に所定の速度で面移動駆動される。なお上記の感光体
はドラム状に限らずベルト状もしくはシート状であって
もよい。

２は上記のドラム状感光体（以下感光ドラムという）１
の外周面に所定圧力をもって接触させた帯電部材として
の帯電ローラであり、感光ドラム１の回転に伴い矢示方
向に従動回転する。

その帯電ローラ２は１例えば金属芯棒（導電性基体）２
ａの周面に、体積抵抗率が１０２Ωｍ程度になるように
処理したＥＰＤＭ・　ＮＢＲ−発泡ウレタンゴム等の導
電性弾性ゴム層（以下、内層という）２ｂと、体積抵抗
率が１０１４Ωｍ程度のマイラ・ナイロン等の抵抗層（
以下、外層という）２ｃとを被覆した二層構成のものを
用いることができる。

ただし二層以上の多層構成とすることもある。

３は帯電ローラ２に電圧を印加する外部印加電源であり
、直流電圧（ＤＣ）に交流電圧（ＡＣ）が重畳されてい
る。なお、本実施例では、ＡＣ成分は感光ドラム表面電
位を均一にするために重畳されているものとしてとらえ
、各部分の電位変化のモデルとシテは、　ＤＣを帯電ロ
ーラに印加した場合の過度現象と等価であるとして説明
を行う。

４は帯電ローラ２の表面を印加電源３と同電位にするた
めの除電ブラシ（除電針）であり、電源３と電気的に導
通され、帯電ローラ２の外周面にその母線方向略全長に
亘って常時接触した状態に保持されている。

上記の構成において、帯電ローラ２の内層２ｂには例え
ば１０’Ωｍのものを使い、また外層２Ｃにはニップ部
分での内層と外層の抵抗の和が、前記第７図で説明した
単層の抵抗層２　ｄ　（１，１４Ｘ１０１ｏΩ）と等し
くなるように選定した。すると外層２Ｃは体積抵抗率は
大きくなるが、静電容量も同時に具備することになり、
この帯電ローラを流れる電流は０．θｍＡにもなって帯
電ムラは解消された。

ところが、より大きなピンホールに対するリーク対策、
および、より大きな交流電流を流すことによる帯電ムラ
の防止対策を考えた場合に、前者は帯電ローラのニップ
部分の抵抗がより大きくまた後者も静電容量がより大き
な値の材料の選択が望まれる。ところが、ニップ部の抵
抗及び静電容量が大きすぎると帯電ローラの表面電位が
ローラの回転と共に徐々に低下し、ついには所望の電位
を感光ドラムに帯電できなくなる。

そこで本発明では、上記のような材料でも帯電ローラ表
面を第１図の除電ブラシ４等を用いて１回転毎に印加電
源３と同電位にもどしてやることにより帯電ローラの表
面電位の低下を防ぐようにしたものである。その結果、
帯電ローラの表面電位は除電ブラシを通過する毎に印加
電源の電位レベルにまで確実にもどるので、帯電ローラ
の帯電能力は低下することなく感光ドラムを所望の電位
に常に安定して帯電できるものである。

第２図は前記第１図例における帯電ローラ２と感光ドラ
ムｌとの成す等価回路を示す。

図において、Ｃ，＠Ｒ，はニップ部分の感光ドラム１の
静電容量と抵抗、Ｃ２・Ｒ２はニップ部分の帯電ローラ
２の静電容量と抵抗、Ｒ３は帯電抵抗、Ｒ２は帯電開始
電圧、Ｅｌは印加電圧、Ｖ、＠Ｖ２はそれぞれ感光ドラ
ムｌと帯電ローラ２の電圧、Ｓｔは帯電ローラの周゛面
上における成る特定の部分がニップ部に突入したときオ
ン・離れるときオフとなることを表わすスイッチ、Ｓ２
は帯電ローラの周面上における成る特定の部分が除電ブ
ラシ４との当接位置に突入したときオン拳離れたときオ
フとなることを表わすスイッチである。

そのスイッチＳ２がオンになると帯電ローラの表面電位
は瞬時に印加電源の電位にもどる。即ち、除電ブラシは
印加電源と同電位であるため。

帯電ローラの芯金部分と帯電ローラ表面部分はブラシを
通過する度毎に印加電源と同電位になるものである。

上記第２図の等価回路より導出した帯電ローラ２の表面
電位の変化を第３図に示す、なお、除電ブラシを設けな
い場合の表面電位の変化を破線で。

示した。

図中１．は帯電ローラがニップ部を通過するのに要する
時間、ｔ２は帯電ローラが１回転する時間である。

ここで１＝０の時の帯電ローラ表面電位は次のようにな
る。

ただしＶ２Ｏは帯電ローラの初期値である。

またニップ部分での帯電ローラの電圧は・・・・・・・
（２） と表わされ、次いでニップを離れて再度ニップ部に突入
するまでの帯電ローラ電圧は、除電ブラシがない場合 のように表わされる。

帯電ローラが回転するに従い、帯電ローラの表面電圧は
上記式（１）・　（２）・　（３）を満たしながら変化
する。

また帯電ローラがニップ部を離れる時の帯電ローラ電位
は第３図中の一点鎖線で示される。

ここで帯電ローラの回転数を無限回としたときニップ部
を離れる時の帯電ローラの最終表面電圧Ｖ　ｎ４ｏｏは
次のように示される。

第３図中（１）〜　（０は上記式（１）〜　（０の示す
部分を明示したものである。さらに二点鎖線は感光ドラ
ムの表面電位変化を示している。これは常に帯電ローラ
の表面電位よりもＲ２（帯電開始電圧）の分だけ低い。

また図中Ｖｏは感光ドラム上に静電潜像を作るのに必要
な電位である。

第３図では帯電ローラを無限回回転した場合除電ブラシ
がないと感光ドラム電位はＶｏよりも低くなってしまう
場合を示している。一方、除電ブラシ４を付けて毎回転
毎に帯電ローラ表面を印加電源の電位までもどしてやれ
ば、無限回回転した場合でも感光ドラム電位はＶＤより
も上であることもわかる。

次に除電ブラシ４がない場合に帯電ローラを無限回回転
した時の帯電ローラ２の抵抗Ｒ２と、静電容量Ｃ２を前
記（４）式を用いて求める０条件としては印加電圧Ｅ　
、　＝　−１３００Ｖ、　Ｖ　ｏ　＝−７００Ｖ、感光
ドラムのニップ部分での抵抗Ｒ、＝　４．００Ｘ１０１
２Ω、静電容１ｃ　、　＝３．１０Ｘ１０−”　Ｆ　ト
Ｌり。

また帯電開始電圧Ｅ２は以下の方法で実測により求めた
。即ち、帯電ローラの抵抗Ｒ２＝０、即ちｖ２αＯであ
る帯電ローラを用い、印加電圧Ｅ１と感光体表面電圧ｖ
Ｉの関係をまず求めた。

第４図はその結果を示したもので、縦軸に感光体表面電
圧ｖｌ、横軸に印加電圧Ｅ１をとり、その印加電圧Ｅ１
を変化させて、それに対する感光体表面電圧Ｖｌをプロ
ットしたものである。なお感光体はｏｐｃを用いた。

この図より次の関係が導出される。

Ｖ、　　＝Ｅ、　　−Ｒ２ ＝　Ｅ　、−（−５６０）　　　　　　、、、、、、、
、、（５）したがってＥ　２＝−５８０Ｖが実験的に求
められた。この結果から次のことが云える。つまり、印
加直流電圧Ｅ１に対し帯電は闇値を有し、約−５８０Ｖ
（但しこの電圧は印加する電源の極性感光体の容量に依
存する値である）から帯電が開始し、その帯電開始電圧
以上の電圧印加に対しては、得られる表面電位ｖ１はグ
ラフ上傾きｌの直線的な関係がある。

さらにこの特性は環境特性的（例えば高温・高湿、低温
・低湿環境）にも、はぼ同等の結果が得られた。

以上の条件において帯電ローラを無限回回転した時の帯
電ローラ表面電位が帯電開始電圧８２以上になるＲ２　
・Ｃ２の範囲を前記（４）式から導くことができる。そ
の計算結果を第５図に示す。

Ｍ５図中０印はｖｌがＶＤ以上になるという条件を満た
すＲ２Ｃ２゜ Ｘ印はＶｌがＶＤより小さくなる Ｒ２Ｃ２を示す。

しかし第５図においてＲ２・Ｃ２が上記の条件を満たさ
ない場合でも、つまり図中Ｘ印で囲まれた領域でも帯電
ローラ表面を除電ブラシで印加電源電位までもどしてや
れば、正常な帯電を行うことができる。

なお、上記の領域とは第５図より、 １）Ｃ２≧１Ｏ−９Ｆのとき　　Ｒ２≧５Ｘ　１０日Ω
２）Ｃ２＜１Ｏ−９Ｆのとき　　Ｒ７Ｃ２≧１の条件を
満たす範囲である。

その−例として、外層２Ｃとして、厚さ１２終。

Ｒ２＝　８．８４Ｘ　１０１’　０．　Ｃ２＝４．８７
Ｘ　ｔｏ−’ＯＦ（７）？　イラ層を、また内層２ｂと
して１００ｍ、厚さ３■謬のＥＰＤＭを用いてなり、前
記第５図におけるＸ印で囲まれた債域内にある帯電ロー
ラを使用したところ、ドラムにピンホールがあってもリ
ークは全く発生せず、さらに除電ブラシ４により安定し
た帯電が行えることが確認できた。

なお、上記の実施例においては帯電ローラの表面電位を
印加電源の電位と略等しくする手段として除電ブラシを
用いた例を示したが、例えば第６図（ａ）に示すように
帯電ローラ２の外ｆ９２　Ｃを光導電性物質で作り、ニ
ップ部通過後ランプ５等で露光することで帯電ローラの
外層２Ｃ部分に残っていた電荷を消去するようにしても
よい。

或は除電ブラシ４の代わりに第６図（ｂ）に示すような
導電ローラ６もしくは同図（Ｃ）に示す導電性ブレード
７等を用いてもよい、この場合、ローラ６・ブレード７
の材料として外層２Ｃとの摩擦帯電により、外層２Ｃ上
の電荷を消去する帯電系列のものを選べば、帯電ローラ
２の芯金２ａとの導通を必ずしもとる必要はない、ざら
に導通をとれば帯電ローラ表面電位と印加電源電位を同
じにする効果はより確実となる。

また第６図（ｄ）に示すように、帯電ローラ表面を印加
電源と同電位にするためにコロナ帯電器８等を使っても
よい、この場合、コロナ帯電器８を印加する電源９の極
性は、外層２Ｃ上の電荷と同極性になるものを選択する
。

さらに実施例では、帯電ローラに印加する外部電源の極
性はマイナスで説明してきたが、プラスの場合でも同様
の作用・効果が得られる。

ハ、発明の詳細 な説明したように本発明によれば帯電部材の表面電位と
、その外部印加電源の電位とを略等しくする手段を設け
るだけの極めて簡単な構成により、以下の効果が得られ
る。

■帯電部材の表面電位を、常時帯電に必要な所定の電位
に維持させることが可能となり、被帯電体を長期間安定
に帯電させることができる。

■帯電部材の材質、特に被帯電体と接する層に、より大
きな抵抗をもつ材料を選択することが可能となり、リー
クの防（ヒ効果を増大させることができると共に、表面
に容量をもった層を持つことになるので交流の通りが良
くなり帯電ムラを可及的に低減することができる。

■さらに帯電部材の材質を選択する幅が広がることによ
り、被帯電体と帯電部材間に異物が混入しても両者にピ
ンホールが発生しにくい材料、および耐久性がありクリ
ーニング性の良い材料を、より自由に選択することが可
能になる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す接触帯電装置の概略構
成図、第２図はその等価回路図、第３図は帯電部材（帯
電ローラ）の表面電位の変化を示すグラフ、第４図は印
加電圧と感光体表面電圧との関係を示すグラフ、第５図
は帯電ローラが無限回回動したときその表面電位が帯電
開始電圧以上になる場合とならない場合の抵抗と静電容
量との関係を示す説明図、第６図（ａ）〜ω）は本発明
の他の実施例を示す接触帯電装置の概略構成図、第７図
は従来例の同上図である。 １は被帯電体（感光ドラム）、２は帯電部材（帯電ロー
ラ）、３は外部印加電源、４〜９は帯電部材の表面電位
と印加電源の電位とを略等しくする手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外部より交流成分と直流成分を有する電圧を印加し
   た帯電部材を被帯電体に当接させて帯電を行う接触帯電
   装置において、上記帯電部材の表面電位と、該帯電部材
   への外部印加電源の電位とを略等しくする手段を有する
   ことを特徴とする接触帯電装置。 ２、前記の帯電部材の表面電位と該帯電部材への外部印
   加電源の電位とを略等しくする手段は、帯電部材と外部
   印加電源とに電気的に導通していることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の接触帯電装置。