JPH02198467A - 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、振
動電圧を帯電部材に印加して、例えば電子写真感光体等
の被帯電体を所定電圧に帯電（除電も含）する接触帯電
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

最近、電圧を導電性部材（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う接触帯電方法が提案され
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。

従来、このような接触帯電装置は、コロナ放電器による
帯電に比べて帯電むらが生じるという問題点をもってい
たが、本出願人は特開昭６３１４９６６９において接触
帯電部材と被帯電体との間に振動電界を形成しこれを解
決した。

この接触帯電方法によると、例えは第１０図に図示する
ように、電子写真感光体ドラム２に帯電部材である帯電
ローラ１を接触回転させ、帯電開始電圧の２倍以上のピ
ーク間電圧ＶＰＰを有する交流電圧Ｖａｃと直流電圧Ｖ
ｄｃとを重畳した電圧（Ｖａｃ＋Ｖｄｃ）を電源３から
接点４を介して帯電ローラ１の芯金１ａに印加すること
により感光体トラム２を均一に帯電することができる。

また帯電ローラ１はバネ５により感光体ドラム２に圧接
されている。

〔発明が解決しようとしている問題点〕本発明者等の研
究実験の結果、上述の如ぎ帯電ローラ１を使用して接触
帯電を実施した場合に、芯金１ａに印加された電圧の交
流成分Ｖａｃのために導電弾性部材１ｂが振動し、そし
て帯電ロラ１と感光体トラム２とのニップ部（当接部）
て帯電する振動音が発生ずることを見出した。

この帯電による振動音が発生するメカニズムを第１１図
、第１２図に示す帯電ローラ１と感光体ドラム２とのニ
ップ部の拡大図を参照して説明する。

図中２ａは感光層、２ｂはアルミててきた基層で接地さ
れている。さて帯電ローラには交流電圧が印加されてい
るため、ある瞬間には図中破線で示すように、感光層２
ａをはさんで’ｔ　ＩＩＩローラ側にマイナス、感光体
ドラムのアルミ層側にプラスの電荷が誘起される。これ
らの電荷は互いに引き合うので、帯電ローラ表面も感光
体ドラムに引きつけられる。次いで、電界が逆転すると
図中実線で示すようにプラスとマイナスの電荷をそれぞ
れ打ち消すように電荷か移動する。その結果、引き合っ
ていた電荷か消滅し帯電ローラは帯電ローラ１をハネ５
て感光体トラム２に押しつける力と、帯電ローラ１ｂの
圧縮変形による弾性力がつりあう位置にもどる。さらに
帯電ローラ側にプラス、感光体ドラム基板側にマイナス
の電荷か誘起されるとふたたび引きあう力が発生する。

以上の現象かくり返し発生するため帯電ローラに交流電
圧を印加すると、帯電ローラは振動するものと考えられ
る。

このように帯電ローラか振動すると第１２図に示すよう
にその部分て空気の移動か発生する。帯電ローラ１か感
光体トラム２と引き合う時の空気は図中破線矢印の向き
に移動し、引き合う力か消滅した時は図中実線矢印の向
きに移動する。この時、図中帯電ローラ１表面の凹凸（
図中Ａ）部分の空気は、帯電ローラが破線の位置に来た
時には非常に狭くなったＢの位置から外側へ排出される
。また、帯電ローラか実線の位置にもどる時は同じよう
にＢの部分を通り空気は図中実線矢印の向きに移動する
。したかって、狭い部分Ｂで空気か移動する為、帯電ロ
ーラに交流電圧を印加すると振動音が発生するのである
。

又、印加電圧の交流成分Ｖａｃをなくせば音の発生はな
くなるか、感光体ドラム２の表面の均な帯電を得ること
ができず、班点状の帯電ムラを生しることが分った。こ
れは電圧を印加した帯電部材１と、該帯電部材１に接触
する感光体ドラム２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
像を得ることはてきない。

上記問題を解決するべく、感光体ドラム２の内部に、つ
まり導電性基体２ｂと感光体層２ａとの間にゴムなどの
振動防止剤層を形成し、交流成分Ｖａｃを印加する方法
が提案されているが、感光体ドラムの変形、重量、製造
コストの点で実際的でない。

一方、上記のように」Ｆ型部材を感光体ドラムに接触さ
せて帯電させると、感光体ドラムが帯電部材との摩耗に
より削れるので−ｔ’！電荷が感光体ドラムに良好にの
らないことがあった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の問題点に鑑み成されたものであり、接
触帯電部材と被帯電体との間に発生する振動音を低減す
ると共に、被帯電体の摩耗による削れを防止し、被帯電
体を均一に帯電する帯電装置を提供することを目的とす
る。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、本発明は振動電圧を印加し
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、前記帯電部材の十点平均表面粗さＲｚが
５μｍより大きく１００μｍより小さいことを特徴とす
るものである。

〔実施例〕

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図は１）は本発明に係る接触帯電装置の一実施例を
示す。本実施例にて、被帯電体は電子写真感光体トラム
２とされ、該感光体トラム２はアルミニウム製のトラム
基体２ｂと、該基体２ｂ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）２ａとから成る
。該感光体トラム２は、本実施例では外径３０ｍｍとさ
れ、矢印方向Ａに所定の速度で回転される。感光体トラ
ム２は本発明に係る接触帯電装置にて帯電される。

第１３図に示すように接触帯電装置で感光体を様に帯電
した後、この帯電面に原稿の反射光又は画像変調された
レーザー光により光像７が照射されて静電潜像か形成さ
れ、該潜像に現像装置８からトナーが供給されてトナー
像が形成される。感光体２の回転方向Ａにみて現像装置
の下流側には転写ローラ１０か圧接しており、感光体表
面のトナー像とタイミングを合わせて搬送路９から供給
される転写材（不図示）が感光体２と転写ローラ１０の
圧接部に搬送され、このとき転写ローラ１０には電源３
から転写バイアスが印加されトナー像が感光体から転写
材に転穆する。

その後粘着トナー像を有する転写材は分離されて不図示
の定着部位をとおって機外へ排出される。

また、転写後感光体に残留したトナーはクリーニング装
置１１によりクリーニングされる。

第１図に示すように本発明に係る接触装置は、感光体ド
ラム２に所定圧力をもって接触する帯電部材、本実施例
てはローラ形状とされる帯電ローラ１を有し、感光体ド
ラム２の回転に伴ない矢印方向に従動回転する。ここで
、帯電ローラ１は感光体トラム２との接触部において、
同方向又は逆方向に駆動回転させても良い。しかしなが
ら、帯電ローラ１、感光体ドラム２の摩耗による削れを
防止するためには感光ドラム２に対して、帯電ローラ１
を従動回転させるかその接触部で帯電ローラ１を同方向
に同速で駆動回転させるのが望ましい。帯電ローラ１は
、金属製の芯金１ａと、該芯金の外周囲に形成された導
電性弾性体層１ｂとを有し、外径は１２ｍｍ　（芯金１
ａの直径６ｍｍ、導電性弾性体層１ｂの厚さ３ｍｍ、そ
の表面の十点平均粗さＲｚ３０μｍとした。ここて、帯
電部月の表面の十点平均粗さＲｚの測定はＪＩＳ規格の
規格番号ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に基づき、小板研究所の
万能表面形状測定１ｓＥ３Ｃで行った。帯電ローラ１に
は電源部３より電圧が印加され、交流電圧Ｖａｃと直流
電圧Ｖｄｃとを重畳した振動電圧（Ｖａｃ＋Ｖｄｃ）が
芯金１ａに供給される。ここで、振動電圧とは時間と共
に周期的に電圧値が変化する電圧である。更に詳しく言
えば、好ましくは、帯電部材即ち帯電ローラ１には、帯
電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧ｖｐｐを有する交
流電圧Ｖａｃと直流電圧Ｖｄｃとを重畳した電圧（Ｖａ
ｃ＋Ｖｄｃ）が印加される。また振動電圧の波形として
は正弦波に限られず、矩形波、三角波、パルス波でも良
い。

導電性弾性体層１ｂはＥＰＤＭ、ＮＢＲ等の弾性ゴムで
形成され、その表面は研磨又は成形型にあらかじめ突起
ＩＣができるような凹部をつけておくことで、十点平均
粗さが３０μｍ程度になるように造られている。

第１図２）はその帯電ローラ１の斜視図である。またこ
の時の帯電ローラ硬度はＡＳＫＥＲＣで６５６であった
。

以上の構成にて、感光体ドラム２を周速２０ｍ　ｍ　／
　ｓ　ｅ　ｃで回転し、’ｆｌＦ電ローラ１に電源部３
から、−７００Ｖの直流電圧Ｖｄｃと、ピーク間電圧１
５００Ｖ、周波数１０００Ｈｚの交流電圧Ｖａｃを印加
すると、感光体ドラム２は大略７００■に均一に帯電さ
れた。

しかも、ｊｌｌ；　電ローラ１と感光体ドラム２との振
動による音は第１図３）に示す通り、帯電ローラ１表面
の十点平均粗さＲｚが５μｍより大きいときは５０ｄＢ
を下まわることができ、実用上問題なかった。またＲｚ
を３０μｍ以上にすれば振動音は３０ｄＢを下まわるの
でさらに好ましい。

しかし、Ｒｚが１００μｍ以上となると、帯電ローラ１
が感光ドラム２表面を削る現象が急に目立つようになる
ことがわかった。

その様子を第１図４）のグラフに示す。横軸は帯電ロー
ラ１表面の十点粗さ平均Ｒｚを示し、縦軸は、感光トラ
ム２（ＯＰＣ：有機感光体）の耐久後の削れ量を示す。

その結果、帯電ローラ１表面の十点粗さ平均かｉｏｏμ
ｍ以上となると、感光体表面は、急に削れやすくなると
いえる。

この理由は次のように考えられる。つまり、帯電音を小
さくしようとして帯電ローラ１表面の十点粗さ平均Ｒｚ
を１００μｍ以上とすると、帯電ローラ１表面の一つの
微小突起部にかかる圧力は、帯電ローラ１の押し圧が一
定なら、Ｒｚが小さいほど大きくなる。

その結果、その圧力の大きくなった凸起部で摩耗により
、感光体表面か削られやすくなるのである。したがって
Ｒｚは５μｍより大きく１００μｍより小さくする。

帯電ローラ１表面を粗すと振動音か小さくなる理由を第
２図を用いて説明する。

図中ＩＣはｆ電ローラ１表面の突起である。

帯電ローラと感光体ドラムが引ぎ合った時（図中破線）
この突起がじゃまをして、帯電ローラ１と感光体ドラム
２との密着性か悪くなる。すると、図中破線矢印の向き
に移動する空気はＩＣの回りを比較的楽に通過すること
かできる。その結果、この時に発生する振動音も小さく
なるのである。

図中実線矢印の向きに空気が移動する時も同じように空
気のｆＺ　１ＦＩｌはＩＣかあるおかげで楽になり、振
動音もやはり小さくなるのである。

この現象はちょうど素手で拍手するより、手袋をして拍
手する方が音か小さいのと似ている。

第３図から第９図に本発明の接触帯電装置の他の実施例
を示す。

第３図は導電層１ｂの表面に同方向に深さ５０μｍ（十
点平均粗さ５０μｍ）ピッチ１０μｍ溝を付けたもので
ある。この場合帯電ローラ１が交流電圧を印加されるこ
とで振動したとしても、感光体トラム１と接触している
部分の空気の移動はスムーズにてきる。したがって振動
音は小さくなる。

また、第４図に示すように、導電層１ｂの表面に幅１０
μｍ、長さ５０μｍ、高さ３０μｍ（十点平均粗さ３０
μｍ）の突起を型成形にて作っても同様の音対策効果が
得られた。

さらに第５図に示すように、導電層１ｅは、カーボン入
りのＥＰＤＭ、ＮＢＲ等をスポンジ状に発泡させたもの
の上にスキン層を形成し、さらにその表面に十点平均粗
さで５０μｍ程の突起を付着させたものでも良い。

この場合、導電層１ｅをスポンジ状としたことで、その
硬度をＡＳＫＥＲ−Ｃで４０６程度にまで落とすことが
可能となり、振動音に対し、より層の効果が認められた
。

これは帯電ローラ硬度が低下することで、交流電界に依
る帯電ローラの振動を、導電層１ｅが吸収するためと考
えられる。

方、低温低湿の環境下ては、導電層１ｂの十点表面粗さ
が１００μｍ程度の場合、表面の極度の凹凸によって斑
点状の帯電不良が著しく増加し、問題となった。これは
−担感光体ドラムに帯電された電荷が、帯電ローラ表面
の尖った部分に向って先端放電し、その部分の電荷がな
くなるために発生するものと考えられる。その結果、感
光体ドラム上には直径０．１μｍ程度の電荷の無い部分
が形成されることとなり、その部分が正規現像では現像
されなくなり、反転現像では現像されてしまうのである
。この対策のためには、導電層１ｂの表面はなるべくな
めらかにする必要がある。ところか単に導電層１ｂの表
面をなめらかにしただけでは、振動音が大きくなるので
、導電層ラン（ＣＭ−８０００、東しく株）製）等でで
きた十点平均粗さ３０μｍの高抵抗層１ｆ厚さ１００μ
ｍを設りると良い。１ｆを高抵抗層にするのは、感光体
ドラム上の電荷が１ｆ表面の突起部に向って先端放電し
ない為である。こうすることにより帯電不良をおさえる
とともに振動音を軽減することが可能となった。さらに
高抵抗層１ｆを設けることにより感光体ドラム上にピン
ホール等の欠陥が発生しても、その部分に大電流が流れ
込むことにより感光体ドラム長手方向に電荷抜けが生じ
るのを防止することもできるようになつまた、トレダ乎
、アミラン等のナイロン糸１１１朋で高抵抗層１ｆを作
製した場合、低温低湿で抵抗か３ケタ程（約１０１０Ω
ｃｍから１０１３Ωｍ）も大きくなり、帯電不良が発生
ずるという問題も発生した。

そのために第７図に示すように、表面の十点平均粗さＲ
ｚを１．５μｍ以下になるようになめらかに処理した導
電層１ｂの上に、低温低湿でも抵抗が大きくなることの
少ないエピクロルヒドリンゴムから成る高抵抗層１ｇ（
厚さ８０μｍ）、を設けた。このときエピクロルヒドリ
ンゴム１ｇの上に薄くトレｉシン、アミラン等の表面層
１ｆ（厚さ２０μｍ）と突起ＩＣを設けて十点平均粗さ
１０μｍとした。このように表面層１ｆを設けたことに
より、エピクロルヒドリンゴムから軟化剤かしみ出てき
て感光体ドラム表面に付着し、その部分の抵抗か低下し
「画像流れ」と呼ばれる画像不良が発生することを防止
できた。

また、上記のように導電層１ｂの十点平均粗さを１．５
μｍ以下にすることて帯電不良もなくなった。さらに低
温低湿にて抵抗か大きくなるトレジン、アミラン等は２
０μｍ程度の薄い膜とし、抵抗変動が少ないエピクロル
ヒドリンゴムを８０μｍの層にすることで、トータルと
しての抵抗増加をおさえることができるようにもなった
。

その上帯電ローラ表面を適当に粗すことで、振動音を小
さくすることができるようになった。

さらに第８図に示すように、導電層１ｂの下層に、サー
モプラスチックエラストマ（熱可塑性エラストマ、商品
名ラバロン三菱油化社製）Ｉｈを設けてもよい。この場
合帯電ローラ硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃで４０℃以下にする
ことが可能となり、騒音対策はより効果か詔められた。

但し、サーモプラスチックエラストマ１ｈは絶縁性なの
で、導電層１ｂは第８図に示すように芯金と導通のとれ
る構成にしなければならない。

さらに帯電部材はローラ状に限定されるものではなく第
９図に示すようなブレード状であっても良い。６ａはブ
レードに電圧を印加するための支持板、６ｂは導電性ブ
レードで長さ１５ｍｍ。

肉厚１．５ｍｍの矩形横断面を有したものてある。

６Ｃは導電性ブレードを型成形する際に、あらかじめ型
に凹部を設けて十点平均粗さが５０μｍとなるようにし
た突起部である。

本実施例のブレードも帯電ローラと同様の作用効果を発
揮することかできた。

なお、帯電部材としては、前述したような被帯電体であ
る感光体に潜像を形成するとき被帯電体を一様に帯電す
る帯電部材に限られず、例えは感光体の像を転写材に転
写する転写ローラでも、被帯電体に当接して振動電圧を
印加するようなときには、適用可能である。

また、帯電部材としては、被帯電体に電荷を与えるのみ
ならず、被帯電体の電荷を除去する除電ローラ、ブレー
ドなども含むものとする。即ち、帯電部材とは被帯電体
との電荷のやり取りを行うものである。

更に、前述した実施例では、被帯電体としてｏｐｃ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は
なく、Ａ−５ｉ悪感光、Ｓｅ感光体等各種感光体やまた
感光体以外では誘電体ドラムを使用しても未発明は好適
に採用し得る。

また、帯電部旧の表面は前に示したように適当にあれて
いるのてトナーや紙のタルク等が感光体をフィルミング
することが少なくなるという利点も得られた。

［発明の効果コ 以上のように、本発明の接触帯電装置は、帯電部材表面
の十点平均粗さを５μｍより大きく、１００μｍより小
さくしたので振動電圧を印加しても、帯電部材の振動音
を低減できると共に被帯電体の摩耗による削れを防止で
き、良好な帯電を行うことが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の接触帯電装置の一実施例を示す断面図
、第２図は第１図の斜視図、第３図〜第８図は本発明の
接触帯電装置の他の実施例を示す斜視図、第９図は本発
明の接触帯電装置の他の実施例を示す断面図、第１０図
〜第１２図は帯電ローラが振動し、音が発生するメカニ
ズムを説明する説明図、第１３図は本発明の接触帯電装
置を画像形成装置に適用したときの断面図である。 図としては、 １は帯電ローラ ２は感光体 ３は振動電圧を印加する電源を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動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、前記帯電部材表
   面の十点平均粗さＲｚが５μｍより大きく１００μｍよ
   り小さいことを特徴とする接触帯電装置。