JPH01191161A - 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】 本発明は、接触帯電装置に関するものであり。

特に、少なくとも交流成分を有する電圧を帯電部材に印
加して１例えば電子写真感光体等の被帯電体を所定電圧
に帯電する接触帯電装置に関するものである。

従」Ｌの」Ｅ術 最近、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を帯電部材に
外部より印加し、この帯電部材を、例えば電子写真感光
体等のような被帯電体に当接させて帯電を行なう接触帯
電方法が、例えば特願昭６１−２９８４１９号に記載さ
れる如く提案されており、従来のコロナ帯電方法に比較
して低い印加電圧を使用し得る、又オゾンの発生が少な
い等といった利点を有している。

この接触帯電方法によると、例えば第９図に図示するよ
うに、電子写真感光体ドラムｌに帯電部材である帯電ロ
ーラ５を接触従動回転させ、交流電圧ｖａＣと直流電圧
Ｖｄｃとを重畳した電圧（Ｖａｃ＋Ｖｄｃ）３を帯電ロ
ーラ５に印加することにより感光体ドラム１を均一に帯
電することができる。

上述からも理解されるように、帯電ローラ５は導電性を
保つ必要があり、突来、芯金５ａの回りに、ＥＰＤＭ、
ＮＢＲ等の弾性ゴムにカーボンを分散させた導電弾性部
材５ｂを形成したものが使用されている。そのため、帯
電ローラ５はゴム硬度がＡＳＫＥＲ（アスカ−）−Ｃで
７０’以上にならざるを得なかった。

が　　　　　　し　　　− 本発明者等の研究実験の結果、上述の如き帯電ローラ５
を使用して接触帯電を実施した場合に。

芯金５ａに印加された電圧の交流成分Ｖａｃのために導
電弾性部材５ｂが振動し、そして帯電ローラ５と感光体
ドラム１とのニップ部（当接部）で音が発生することを
見出した。この騒音の発生は硬度が大きいとより大きく
なり、ゴム硬度がＡｓＫＥＲ（アスカ−）−Ｃで７０°
の場合には５１．２ｄＢにも達した（第５図を参照せよ
）。

又、印加電圧の交流成分Ｖａｃをなくせば音の発生はな
くなるが、感光体ドラム５の表面の均一な帯電を得るこ
とができず、班点状の帯電ムラを生じることが分かった
。これは電圧を印加した導電弾性部材５ｂと、該導電弾
性部材５ｂに接触する感光体ドラムの両表面には微視的
には凹凸があり、理想的な密着面が得られ難いためと考
えられる。更に、斑点状帯電ムラ状態の感光体ドラム表
面に通常の電子写真画像形成プロセスを適用しても出力
画像は斑点状帯電ムラに対応した班点状の黒点画像とな
り、高品位な画像を得ることはできない。

音の発生を低減させる他の方法としては、帯電ローラ５
を強く感光体ドラムｌの表面に押し付けることである。

この方法により成る程度の効果を得ることはできるが、
帯電ローラ５及び感光体ドラムｌの損傷が激しくなり、
両部材の寿命を著しく短くするという欠点が発生する。

上記問題を解決する対策の一つとして、感光体ドラムｌ
の内部に、つまり導電性基体１ａと感光体層１ｂとの間
にゴムなどの振動防止剤層を形成する方法が試みられて
いる。この方法によると、騒音は５１．２ｄＢから４２
．５　ｄＢに減少し、防音の効果が認められるが、振動
防止材層としての防振ゴム部材を感光体内部に挿入する
ことによる感光体ドラムの変形２重量の増加、更には製
造コストの大幅の上昇を余儀なくし、実際的でない。

更に重要なことは、第９図に図示されるように導電性基
体ｌａ上に感光体層１ｂを形成して構成される感光体ド
ラムｌにおいて、もし感光体層１ｂにピンホール等の欠
陥が生じた場合には該ピンホール部分に帯電ローラ５か
らリークによる大電流が流入し高圧電源の出力が低下し
、その結果感光体ドラム上のピンホール部分での帯電不
良が発生するという問題を有していた。

本発明者等は、上記問題を解決するべく多くの研究、実
験を行なった結果、帯電部材は、被帯電体に接触する高
抵抗体から成る上層部と、少なくとも交流成分を有した
電圧が印加される導電性の下層部とにて構成し、上層部
の体積抵抗率は４゜０×１０６９Ω・ｃｍ以上であり、
前記下層部の体積抵抗率はｉ、ｏｘｔｏ　　Ω・ｃｍ以
下とし、更に下層部のゴム硬度がＡＳＫＥＲ−Ｃで６０
’以下とすることにより騒音の発生が、実用上問題のな
い５０ｄＢ以下となり、更に、例え被帯電体にピンホー
ル等の欠陥が生じた場合においても帯電部材から被帯電
体へと大電流が°流れるのを防止することができること
を見出した。

本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものである。

ヱｍ酌 本発明の目的は、帯電部材に少なくとも交流成分を有す
る電圧を印加しても、帯電部材及び被帯電体との間で音
が発生することがなく、更に、例え被帯電体にピンホー
ル等の欠陥が生じた場合においても帯電部材から被帯電
体へと大電流が流れることがなく良好な帯電を可能とす
る接触帯電装置を提供することである。

本発明の他の目的は、被帯電体に対し、弱い押圧力で帯
電に充分な接触幅を得ることができ、帯電部材と被帯電
体の当接が確実となり安定した間隙を得ることができ−
様な帯電を可能とし、且つ帯電部材及び被帯電体の損傷
、摩耗を少なくすることのできる接触帯電装置を提供す
ることである。

ため 上記薄目的は本発明に係る接触帯電装置にて達成される
。要約すれば本発明は、少なくとも交流成分を有した電
圧を帯電部材に印加し、該帯電部材を被帯電体に当接さ
せて帯電を行なう接触帯電装置において、前記帯電部材
は、被帯電体に接触する高抵抗体から成る上層部と、該
上層部の下層を構成し少なくとも交流成分を有した電圧
が印加される導電性の下層部とを備え、前記上層部の体
積抵抗率は４．０×１０６９Ω・ｃｍ以上であり。

前記下層部の体積抵抗率は１．０×１０６　　Ω・Ｃｍ
以下であり、且つ帯電部材のゴム硬度がＡＳＫＥＲ−Ｃ
で６０’以下であることを特徴とする接触帯電装置であ
る０本発明の好ましい実施態様によると、下層部は、熱
可塑性エラストマー又は柔軟なゴムから成る弾性層と２
導電層とから構成されるか、又は、下層部は導電性スポ
ンジにて形成される。

実ｊＬ例 次に、本発明に係る接触帯電装置を図面に即して更に詳
しく説明する。

第１図及び第２図は本発明に係る接触帯電装置の一実施
例を示す０本実施例にて、被帯電体は電子写真感光体ド
ラム１とされ、該感光体ドラム１はアルミニウム製のド
ラム基体１ａと、該基体ｌａの外周面に形成された感光
体層、本実施例では有機光導電体（ＯＰＣ）ｌｂとから
成る。該感光体ドラムｌは、本実施例では外径３０ｍｍ
とされ、矢印方向に所定の速度で回転される。感光体ド
ラムｌは本発明に係る接触帯電装置にて帯電される。

本発明に係る接触帯電装置は、感光体ドラム１に所定圧
力をもって接触する帯電部材、本実施例ではローラ形状
とされる帯電ローラ２を有し、感光体ドラムｌの回転に
伴ない矢印方向に従動回転する。帯電ローラ２は、金属
製の芯金２ａと、該芯金の外周囲に形成された下層部２
ｂと、該下層部２ｂの外周囲に形成された上層部２Ｃと
を有し１本実施例では、外径はｉｚｍｍ（芯金２ａの直
径６　ｍ　ｍ、上層部２Ｃの厚さ１００捧ｍ）とされた
、帯電ローラ２には電源部３より電圧が印加され、少な
くとも交流成分Ｖａｃを含んだ、交流電圧Ｖａｃと直流
電圧Ｖｄｃとを重畳した電圧（Ｖａｃ＋Ｖｄｃ）が芯金
２ａ、つまり下層部２ｂに供給される。

下層部２ｂはＥＰＤＭ、ＮＢＲ等の弾性ゴムにカーボン
（例えば神東塗料株式会社製、商品名「シントロン」）
を分散させた材料にて形成され、上層部２Ｃはトレジン
（Ｎ−メトキシメチル化ナイロンの商品名、帝国化学産
業株式会社製）、アミラン（６−ナイロンの商品名、東
し株式会社製）等から成る高抵抗材料にて形成される０
本発明に従えば、上層部２Ｃの体積抵抗率は４．０×１
０６”Ω・ａｍ以上とされ、下層部２ｂの体積抵抗率は
１．０×１０６’Ω・Ｃｍ以下とされる。

本発明者等の研究実験の結果によると、表１に示すよう
に、帯電ローラ５の上層部２°Ｃの体積抵抗率が４．０
×１０６ＱΩ・ａｍ以上とされた場合に１例え感光体ド
ラムｌ上にピンホールが生じたときにも帯電ローラ５と
感光体ドラム１との間にリークは発生せず、感光体ドラ
ム１への良好な帯電が可能であることが分った。

表１ ところで、帯電ローラ５の高抵抗層の抵抗値Ｒ１と低抵
抗層の抵抗値Ｒ２の和（Ｒ＋＋Ｒｚ）と、感光体ドラム
１の静電容量Ｃとの積（ＲＩ＋Ｒこ）ＸＣは、感光体ド
ラムｌが所定の電位に帯電されるのに要する時間（充電
時間）を示す、ここで帯電ローラ５の抵抗（Ｒ＋　＋Ｒ
ｚ）が大きくなると充電時間が長く必要となり感光体ド
ラム上に必要な電位を時間内に帯電できなくなる。この
ことから高抵抗層の上限は４．０×１０６　　Ω・Ｃｍ
程度と考えられる。従って帯電ローラ５の抵抗値はなる
べく小さいことが望まれる。しかしながら、帯電ローラ
５の高抵抗層はリーク対策のためにこれ以上抵抗値を小
さくすることはできない。

そこで低抵抗層の抵抗値Ｒ２を高抵抗層の１００分の１
以下にすることで低抵抗層の抵抗値が充電時間に与える
影響を無視しうるレベルにすることができる。

従って、導電層つまり下層部？ｂの抵抗は上層部２ｃの
１００分の１以下とされる。但し、現在実用上重版され
ている導電層を形成する物質から考えてｌＯΩ・Ｃｍが
下限値と考えられる。

今、上層部の体積抵抗率が４×１０６．ＱΩ・Ｃｍ、膜
厚１１００ＩＬ、帯電ローラの直径１２ｍｍ、芯金の直
径６ｍｍ、下層部の肉厚２．９ｍｍとした場合、下層部
の体積抵抗率を求めてみる。

先ず、第１０図に示すようにローラを軸方向と垂直な断
面で見たときの斜線部分の層の感光体ドラムとのニップ
の長手方向部分での抵抗は、１？：　Ｎ　＝−？　ｔ、
、Ｌ十 で求められる。このとき、ｄはニップ幅１文はニップ部
の長手方向長さ、ρは体積抵抗率、ｒｌはローラを軸方
向と垂直な断面で見たときのローラの中心から抵抗を求
める層の内側までの半径、ｒｚは同じくローラの中心か
ら抵抗を求める層の外側までの半径を表わす。

従って、下層部の抵抗を上層部の抵抗の１００分の１以
下とすることから下層部の体積抵抗をρ（Ω−ａｍ）と
すると、 ρ≦　１．０×１０６　　　（Ω　・　ｃｍ）となる、
従って、下層部の体積抵抗率は１．Ｏ×１０６０ｍｃｍ
以下とする必要がある。

上述のように、下層部２ｂの体積抵抗率は１゜ｏｘｉｏ
　　Ω・Ｃｍ以下とする必要があるが、このような下層
部を形成するためにカーボンの含有量をふやすと、帯電
ローラ５自体の硬度が増大し、上述のように騒音を発生
することとなする。

本発明者等の研究実験の結果によると、第５図に示され
るように、ゴム硬度をＡＳＫＥＲ−Ｃで６０°以下とす
ることにより騒音を実用上問題のない５０ｄＢより小さ
くすることが可能となった。

しかしながら、ゴム硬度をＡＳＫＥＲ−Ｃで５゜以下に
すると帯電ローラ表面にシワが発生し帯電不良が起きた
。従って、ゴム硬度の下限は５°と考えられる。

尚、帯電部材のゴム硬度は、第６図に図示されるように
、帯電部材２の芯金２ａを両端の支持部で水平に保ち、
次に３００ｇの荷重を負荷したＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計１
００を用い、帯電部材２の中央と左右においてそれぞれ
円周方向に３点づつ合計９点を測定し、平均を求めてゴ
ム硬度とした。

以上の構成にて、感光体ドラム１を周速２０ｍｍ７ｓｅ
ｃで回転し、帯電ローラ２に電源部３から、−７００Ｖ
の直流電圧Ｖｄｃと、ピーク間電圧１５００Ｖ、周波数
１０００Ｈ２（７）交流電圧Ｖａｃを印加すると、感光
体ドラムｌは大略−７００ｖに均一に帯電された。しか
も、帯電ローラ２と感光体ドラムｌとの振動による音は
、第５図に示す通り、ゴム硬度がＡＳＫＥＲ−Ｃで６ｏ
’以下となった場合には４５ｄＢ以下に抑えることがで
き、実用上問題がなかった。

本発明によれば帯電ローラ２は十分な弾性を有している
ために、感光体ドラムｌに適切な圧力で十分に押し付け
られ、外部から交流電圧が印加され振動を開始したとし
ても、帯電ローラ２の上層部２ａが感光体ドラムｌから
離れることはなく。

その結果帯電ローラ２と感光体ドラム１との間に空気を
はさみ込むことがなく、音の発生が抑えられるものと考
えられる。

第３図及び第４図に本発明の接触帯電装置の他の実施例
が示される。

本発明によれば、下層部２ｂは第２図に図示するように
、１層にて構成する必要はなく、第３図に図示されるよ
うに、柔軟部２ｂ−１と導電部２ｂ−２とにて構成する
ことも可能である。柔軟部２ｂ−１は、ＥＰＤＭ、ＮＢ
Ｒ等の弾性ゴム又は熱可塑性エラストマー等にてゴム硬
度がＡＳＫＥＲ−Ｃで６０°以下となるように形成し、
又導電部２ｂ−２は導電塗料、例えばシントロン（商品
名、神東塗料株式会社製）等を塗布厚１０ｐｍにて塗布
することにより形成することができる１本発明に従えば
、上層部２Ｃの体積抵抗率は４，０×ｌＯ９Ω・ｃｍ以
上とされ、下層部２ｂ−２の体積抵抗率は１．０×１０
６’　Ω・０ｍ以下とされる。

斯る構成によると、柔軟部２ｂ−１には導電性を付与す
るためのカーボンを含有させる必要がなく、帯電ローラ
は十分の弾性を有し、且つ導電部２ｂ−２を設けること
により下層部の抵抗を必要十分にまで下げることができ
るという特長を有する。

第４図の実施例によると、下層部２ｂは導電性スポンジ
とすることも可能である。導電性スポンジは、ＥＰＤＭ
等の弾性ゴム基材にカーボン（例えばライオンアクゾ株
式会社製、商品名ｒケッチエンブラック」）等の導電性
物質と、発泡剤（例えば三共化成株式会社製、商品名「
セｔレマイク」）とを混入して作製することができる。

本実施例によると、下層部２ｂの抵抗を体積抵抗率が１
．０×１０６’Ω・ｃｍｊＪ下となるまで下げても硬度
は十分にＡＳＫＥＲ−Ｃで６０°以下とすることができ
、騒音を５０ｄＢ以下に抑え、且つ良好な帯電を達成す
ることができる。又、第３図の実施例に比較し、導電層
２ｂ−２を塗布する必要もなく、帯電ローラ２の製作費
が易くなるという利点もある。

本発明に係る接触帯電装置は、ロール形状ではなく、プ
レー１形状とすることもでき、その一実施例が第７図及
び第８図に示される。

第７図において、接触帯電装置は帯電ブレード４を有し
、感光体ドラムｌに所定圧力をもって順方向に当接され
る。又、ブレード４は、電源部（図示せず）から電圧が
供給される金属支持部材４ａに、本実施例では長さ３０
ｍｍ、肉厚４ｍｍの矩形横断面を有した下層部、つまり
柔軟部４ｂ−１と導電部４ｂ−２とが支持され、更にそ
の外周囲に上層部４Ｃが被覆されて構成される。柔軟部
４ｂ−１は、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ等の弾性ゴム又は熱可塑
性エラストマー等にて製造され、ブレードのゴム硬度が
ＡＳＫＥＲ−Ｃで６０°以下となるように形成し、又導
電部４ｂ−２は導電塗料、例えばシントロン（商品名、
神東塗料株式会社製）等を塗布厚１０＃Ｌｍにて塗布す
ることにより形成することができる。又、上層部４Ｃは
、上記各実施例と同様に、トレジン（商品名、帝国化学
産業株式会社製）、アミラン（６−ナイロンの商品名、
東し株式会社製）等から成る高抵抗材料にて形成される
０本発明に従えば、上層部４Ｃの体積抵抗率は４．０×
１０６ＱΩ・ｃｍ以上とされ。

下層部４ｂ−２の体積抵抗率は１．０ＸＩＯΩφａｍ以
下とされる。

本発明の他の実施例によれば、第８図に図示されるよう
に、帯電ブレード４は、下層部４ｂを導電性スポンジと
することも可能である。導電性スポンジは、ＥＰＤＭ等
の弾性ゴム基材にカーボン（例えばライオンアクゾ株式
会社製、商品名「ケッチエンブラック」）等の導電性物
質と、発泡剤（例えば三共化成株式会社製、商品名「セ
ルマイク」）とを混入して作製することができる。

勿論１本実施例においても、下層部４ｂの体積抵抗率は
ｉ、ｏｘｔｏ　　Ω・Ｃｍ以下とされ、且つブレードの
硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃで６０１１以下とされる。

、　上記実施例の帯電ブレードによっても、上記帯電ロ
ーラと同様に騒音を５０ｄＢ以下に抑え、且つ良好な帯
電を達成することができる。

尚１本実施例におけるブレード状帯電部材のゴム硬度は
、平板上に水平に載置し、次に３００ｇの荷重を負荷し
たＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計を用い、帯電部材の中央と左右
においてそれぞれ３点づつ合計９点を測定し、平均を求
めてゴム硬度とした。

又、前述した実施例では、被帯電体としてＯＦＣ感光体
を使用したが、被帯電体はこれに限定されるものでなく
、ａ−３Ｌ感光体、Ｓｅ感光体等各種感光体を使用した
電子写真技術の分野、その他の技術分野にても本発明は
好適に採用し得る。

発」ＬΩ」Ｌ釆 以上の如くに構成される本発明に係る接触帯電装置は、
帯電部材に少なくとも交流成分を有する電圧を印加して
も帯電部材と被帯電体の振動による音の発生を有効に防
止することができ、更に、例え被帯電体にピンホール等
の欠陥が生じた場合においても帯電部材から被帯電体へ
と大電流が流れることがなく良好な帯電を可能とする。

又、帯電部材の押圧力、つまり両部材間の当接力は弱い
ものでよく、帯電部材と被帯電体の当接が確実となり安
定した間隙を得ることができ−様な帯電を達成すること
ができ、更には帯電部材及び被帯電体の損傷、摩耗を少
なくすることができるという利点がある。

更に本発明の接触帯電装置によると、高抵抗部材が下層
の導電性部材を被覆して上層部として形成されるために
、下層部を形成する導電性材料内の可塑剤、オイル等が
使用中に外部に浸み出し、被帯電体を汚損したり、電子
写真装置の帯電装置として使用された場合には静電潜像
を乱すといった従来装置が有した問題点を解決し、又、
従来の帯電装置にて導電性部材が表面に露出いていた場
合に頻繁に生じていた導電性材料の毛羽立ちによる異常
数ｉｔ（リーク）を防止することもできるという利点も
有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る接触帯電装置の一実施例の断面
図である。 第２図から第４図は、本発明に係る接触帯電装置の他の
実施例の部分断面図である。 第５図は、帯電部材の硬度と音の大きさの関係を示すグ
ラフである。 第６図は、ゴム硬度の測定方法を示す概略図である。 第７図及び第８図は、本発明に係る接触帯電装置の他の
実施例の断面図である。 第９図は、従来の接触帯電装置の断面図である。 第１０図は、帯電ローラの体積抵抗率を求めるための接
触帯電装置の概略図である。 １：被帯電体 ？、４：帯電部材 ２Ｃ１４Ｃ：上層部 ２ｂ、４ｂ：下層部 ２ｂ−１，４ｂ−１：柔軟層 ２ｂ−２，４ｂ−２：導電層 ３：電源部 第１図 第２図 第３図　　　　　　第４図 第５図 第６図 第７図　　　　第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも交流成分を有した電圧を帯電部材に印加
   し、該帯電部材を被帯電体に当接させて帯電を行なう接
   触帯電装置において、前記帯電部材は、被帯電体に接触
   する高抵抗体から成る上層部と、該上層部の下層を構成
   し少なくとも交流成分を有した電圧が印加される導電性
   の下層部とを備え、前記上層部の体積抵抗率は４．０×
   １０＾９Ω・ｃｍ以上であり、前記下層部の体積抵抗率
   は１．０×１０＾６Ω・ｃｍ以下であり、且つ該帯電部
   材の硬度がＡＳＫＥＲ−Ｃで６０゜以下であることを特
   徴とする接触帯電装置。 ２）下層部が熱可塑性エラストマー又は柔軟なゴムから
   成る弾性層と、導電層とから成る特許請求の範囲第１項
   記載の接触帯電装置。 ３）下層部が導電性スポンジから成る特許請求の範囲第
   １項記載の接触帯電装置。