JPH03100677A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電圧を印加した帯電部材を被帯電体表面に接触
させて帯電を行う帯電装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば、電子写真装置（複写機・光プリンタなど）・静
電記録装置等の画像形成装置に於いて、感光体・誘電体
等の被帯電体としての像担持体面を帯電処理する手段機
器としては従来よりコロナ放電装置が広く利用されてい
る。

コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面を所定の電位
に均一に帯電処理する手段として有効である。しかし、
高圧電源を必要とし、コロナ放電のため好ましくないオ
ゾンが発生するなどの問題点を有している。

このようなコロナ放電装置に対して、前記のように電圧
を印加した帯電部材を被帯電体面に接触させて被帯電体
面を帯電処理する接触帯電装置は、電源の低圧化が図れ
、オゾンの発生量が少ない等の長所を有していることか
ら、例えば画像形成装置に於いてコロナ放電装置にかえ
て感光体・誘電体等の像担持体、その他の被帯電体面の
帯電処理手段装置として注目され、その実用化研究が進
められている。

例えば、本出願人が先に提案（特願昭６２−５１４９２
号、同６２−２３０３３４号など）したように、接触帯
電装置に於いて直流電圧を帯電部材に印加したときの帯
電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する振動電界
（交互電界）を帯電部材と被帯電体との間に形成するこ
と、更には表層に高抵抗層を設けた帯電部材を用いるこ
とにより、被帯電体の帯電均一性、感光体等の被帯電体
表面のピンホール・傷等によるリーク防止等を図ること
ができる。

第３図は接触帯電装置の一例の概略構成の横断面図であ
る。

１は被帯電体である回転ドラム型の電子写真感光体であ
り、該感光体ｌはアルミニウム等の導電性基層１ｂと、
その外面に形成した光導電層１ａとを基本層とする構成
のものである。

１０２は帯電部材である。本例はローラタイプである（
以下帯電ローラと記す）。該帯電ローラは中心の芯金１
０２ｃと、その外周に形成した導電層１０２ｂと、更に
その外周に形成した抵抗層１０２ａとからなる。

帯電ローラ１０２は芯金１０２ｃの両端部を不図示の軸
受部材に回転自由に軸受させてドラム型の感光体ｌに並
行に配置して不図示の抑圧手段で感光体１面に対して所
定の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転駆動に伴
い従動回転する。

３は帯電ローラ１０２に対するバイアス印加電源である
。この電源３と帯電ローラ１０２の芯金１０２ｃとが電
気的に接続されている電源３により帯電ローラ１０２に
対して所定のバイアスが印加される。

而して被帯電体たる感光体１が回転駆動されると、該感
光体ｌに圧接され且つバイアス電圧が印加された帯電部
材としての帯電ローラ１０２により感光体の外周面が所
定の極性・電位に帯電処理される。

〔発明が解決しようとしている問題点〕前記抵抗層１０
２ａの抵抗値は高すぎると帯電を行う事ができなくなり
、また抵抗値が低すぎると感光体ｌの光導電層１ａのピ
ンホールＩＣに抵抗層１０２ａが接触した際、抵抗層１
０２ａが電流の流れすぎにより通電破壊をおこし、ピン
ホールＩＣに対応した抵抗層１０２ａの部分に穴があく
。

実際使用可能な抵抗層１０２ａの抵抗領域は抵抗層の材
料によっても異なるがだいたい半ケタ程度（Ω・ｃｍ）
しかない。この様な通電破壊を防止する高い抵抗領域で
抵抗層１０２ａの抵抗むらを半ケタ程度に制御するのは
非常に難しく、帯電部材の製作が困難であった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の点に鑑み成されたものであり、良好な
帯電を行うと共に被帯電部材の通電破壊を防止した帯電
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、電圧を印加した
帯電部材を被帯電体表面に接触させて被帯電体面を帯電
する帯電装置において、前記帯電部材は、被帯電体と接
触する側からその反対方向にむかって第２抵抗層、第１
抵抗層を有し、第２抵抗層の体積抵抗値が第１抵抗層の
体積抵抗値よりも小さ（したことを特徴とするものであ
る。

〔実施例〕

（Ａ）帯電部材の各種形態例 帯電部材２は第１図例の画像形成装置に像担持対１の帯
電処理手段として装置したようなローラタイプ以外にも
ブレード状タイプ・ブロック状タイプ・ロッド状タイプ
・ベルト状タイプなどの形態に構成できる。

ローラタイプの帯電部材２は面移動駆動される被帯電体
ｌに従動駆動させてもよいし、非回転のものとさせても
よいし、被帯電体ｌの面移動方向に順方向又は逆方向に
所定の周速度をもって積極的に回転駆動させるようにし
てもよい。

（Ｂ）画像形成装置例 第１図は本発明に従う帯電装置を用いた画像形成装置の
一例の概略構成を示している。

ｌは被帯電体としての像担持体であり、本例のものはア
ルミニウム等の導電性基体層１ｂと、その外周面に形成
した光導電層１ａを基本構成層とするドラム型の電子写
真感光体である。支軸１ｄを中心に図面上時計方向に所
定の周速度をもって回転駆動される。

２はこの感光体１面に接して感光体面を所定の極性・電
位に一様に一次帯電処理する帯電部材であり、本例はロ
ーラタイプのものである。以下帯電ローラと記す。帯電
ローラ２は中心芯金２０と、その外周に形成した導電層
２ｂと、更にその外周に形成した第１抵抗層２ａと第２
抵抗層２ｄとから成り、芯金２ｃの両端部を不図示の軸
受部材に回転自由に軸受させてドラム型の感光体ｌに並
行に配置してバネ等の不図示の押圧手段で感光体１面に
対して所定の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転
駆動に伴い従動回転する。

而して電源３で芯金２Ｃに所定の直流（ＤＣ）バイアス
、或は直流＋交流（ＤＣ＋ＡＣ）バイアスが印加される
ことで回転感光体１の周面が所定の極性・電位に接触帯
電される。

帯電部材２で均一に帯電処理を受けた感光体１面は次い
で露光手段ＩＯにより目的画像情報の露光（レーザービ
ーム走査露光、原稿画像のスリット露光など）を受ける
ことで、その周面に目的の画像情報に対応した静電潜像
が形成される。

その潜像は次いで現像手段１１によりトナー画像として
順次に可視像化されていく。

このトナー画像は、次いで、転写手段１２により不図示
の給紙手段部から感光体１の回転と同期どりされて適正
なタイミングをもって感光体ｌと転写手段１２との間の
転写部へ搬送された転写材１４の面に順次に転写されて
いく。本例の転写手段１２は転写ローラであり、転写材
１４の裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで感光体
１面側のトナー画像が転写材１４の表面側に転写されて
いく。

トナー画像の転写を受けた転写材１４は感光体１面から
分離されて不図示の像定着手段へ搬送されて像定着を受
け、画像形成物として出力される。或いは裏面にも像形
成するものでは転写部への再搬送手段へ搬送される。

像転写後の感光体１面はクリーニング手段１３で転写残
りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清浄面化されて
繰り返して作像に供される。

（Ｃ）帯電ローラー 帯電ローラー２の導電層２ｂはカーボン、金属、金属酸
化物等の導電性粒子をゴムや樹脂に分散して体積抵抗値
１０＠Ω・ｃｍ未満としたもの、又は体積抵抗値１０’
Ω・ｃｍ以上のゴムや樹脂の表面を１０８Ω・ｃｍ未満
の導電性物質でコート又はラミネートしたものがよい。

或いは芯金２０に導電層２ｂを兼ねさせる事もできる。

第１抵抗層２ａの体積抵抗値は１０’ｊ−１０ｕΩ”ｃ
ｍ。

厚さ１μｍ　％　１　ｍ　ｍの導電性樹脂あるいは導電
性ゴムにより構成される。

この様な第１抵抗層２ａを設ける事により帯電ローラー
２が感光体ｌのピンホールｌｃに接触した時、ピンホー
ル１ｃに電流が大量に流れ電源３の出力電圧が低下して
ピンホールを中心としてローラー２のニップ方向、即ち
第１図で紙面に垂直な方向全域に帯電不良を生じて画像
上に、正規現像では帯電されないところはトナーがつか
ないので白すじ反転現像では帯電されないところはトナ
ーかつ（ので黒すじを生じる（以下、ピンホール接触時
帯電不良と呼ぶ）のを防止できる。

第１抵抗層２ａの外層にはさらに第２抵抗層２ｄがある
。第２抵抗層の体積抵抗値は第１抵抗層のものより低（
、この事によりローラー全体としての抵抗は低く、より
帯電しやすくなっている。

通常第１抵抗層２ａにおいてその抵抗値を低くしていく
と感光体のピンホールに接触した際、抵抗膜の通電破壊
をおこしやすくなるのであるが、本実施例の様に第１抵
抗層の抵抗値を下げず第１抵抗層上に体積抵抗値の低い
第２抵抗層を設けてローラー全体の抵抗を下げた場合に
はローラー全体の抵抗は低いにもかかわらず、第１・第
２抵抗膜の通電破壊は発生しない。

このことをローラー表層付近の断面図である第４図を用
いてさらに説明する。第４図の１０２ａは抵抗層１０２
ｂは導電層である。

抵抗層１０２ａの抵抗を低くするには、抵抗層に多量の
導電粒子３００が入れれば良く、この導電粒子３００は
しばしば第４図ａ）に示す様な抵抗層表面から裏面まで
続くチェーンＡを作る。この様なチェーンＡの端に感光
体上のピンホールが接触するとその部分に多量の電流が
流れ抵抗膜が焼失し通電破壊をおこす。

抵抗層１０２ａの抵抗値を高くしていくと第４図ｂ）に
示す様に、抵抗層１０２ａ中の導電粒子３００が少なく
なり、抵抗層の表から裏までつながる様なチェーンがな
くなってい（。しかし、その反面感光体を帯電する能力
をも失りてしまう傾向にある。

しかし第４図Ｃ）の様に下層に体積抵抗値の高い第１抵
抗層２ａの上層にそれより体積抵抗値の低い第２抵抗層
２ｄという構成をとれば、第２抵抗層２ｄの表面から第
１抵抗層の裏面までつながる導電性粒子３００のチェー
ンはなく、しかも第２抵抗層によりローラー抵抗そのも
のは高（ならず、十分な帯電能力を得られる。

（実験例１） 導電層２ｂの材料としてクロロプレンゴムに導電性カー
ボンを混線分散し、中心に直径６ｍｍのステンレス軸を
通して、ローラー外径が１２　ｍ　ｍになる様に帯電ロ
ーラー基層を成型した。

この帯電ローラ基層の抵抗値を第２図の様にローラー２
００に幅１ｃｍの金属箔２０１をまきつけ、ローラー芯
金と箔の間に電源２０２により２５０ｖをかけ抵抗を測
定したところｌＸｌ０”Ωであった。

次にポリウレタン樹脂を溶剤に溶かし導電性カーボンを
分散した液を帯電ローラー基層に塗布し乾燥後膜厚を２
００μｍとし第１抵抗層２ａを設けた。

この時カーボンの量及び種類を変えながら第２図の抵抗
値測定法でローラー抵抗ｌＸｌ０’Ω〜ｌＸｌ０’Ωま
でのローラーを作成した。さらにこのローラー抵抗、抵
抗測定時の電極面積、抵抗層膜厚から抵抗膜の体積抵抗
値を計算した。

このローラーを第１図の装置にセットし電源３による帯
電ローラー２への電圧印加を、ＡＣ周波数１５０Ｈｚ。

ＡＣＣビーク電圧２ＫＶ、ＤＣ電圧７００ｖとして感光
体のプロセススピード２５　ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃと
して一帯電電位を測定した。

さらに感光体に直径０．５ｍｍ程度のピンホールを作り
帯電ローラーが、ピンホールと接触した際に帯電ローラ
ーの表面層及び抵抗層が通電破壊を起こすかを調べた。

それらの結果を表−１に示す。

次に前述の第１抵抗層２ａを設けたローラー上に、第１
抵抗層に用いた液より低い体積抵抗値のカーボン分散ウ
レタン液を塗布し、乾燥後膜厚を５μｍとし第２抵抗層
２ｄを設けた。そして第２図の抵抗値測定法でローラー
抵抗をｌＸｌ０’Ω〜ｌＸｌ０’Ωまでのローラーを作
成した。

このローラーを用いて前述と同様に帯電電位と通電破壊
について調べ、その結果を表−２に示した。

表−１第２抵抗層なし 表−２ 第２抵抗層あり 第２抵抗層のない帯電ローラーでは、通電破壊がなく、
かつ帯電電位の低下のないローラー抵抗領域はｌＸｌ０
’〜５Ｘ１０’Ωと半ケタ程の幅しかないのに比べて、
第２抵抗層のある帯電ローラーでは通電破壊がなく、か
つ帯電電位の低下のないローラー抵抗領域は５Ｘ１０’
〜５ｘｉｏ’Ωと１ケタ程あり第２抵抗層のないものよ
り広（なっている。

前述の実施例では第１及び第２抵抗層としてカーボン等
の導電性粒子を分散した樹脂またはゴムを使用した。と
ころがまだこの場合でも第４図ｄ）に示す様な導電性粒
子の凝集体Ｂの混入により時々抵抗膜中に局部的に抵抗
の低い部分ができて、その部分が感光体上のピンホール
に接触し、第４図ｄ）の抵抗膜２ａ’、　　２ｄが通電
破壊する場合があるという問題があった。そして、これ
を防止するため分散液を目の細かいメツシュ等で濾過し
なければならず手間がかかっていた。

第４図ｅ）の様に第１抵抗層２ａ’にポリウレタン、セ
ルロース、エピクロルヒドリンゴム等の樹脂あるいはゴ
ム自体が導電粒子を分散しなくても導電性を持つものを
用いる（以下非分散性導電物質と呼ぶ）と上記の問題は
解決される。

従来、非分散性導電物質は抵抗がやや高めで、しかも抵
抗のコントロールが難しいため、抵抗層としての使用は
できなかった。しかしながら、カーボン等を分散した樹
脂あるいはゴムで第２抵抗層２ｄを設ける事により、抵
抗の調整が容易となって抵抗層としての使用が可能とな
り、かつ、フィルタによる濾過がなくとも通電破壊の危
険がな（なった。

すなわち、分散不良による抵抗膜の通電破壊もなく、十
分な帯電能力を持つ帯電ローラーを得られる。

（実験例２） 実験例１で作成した帯電ローラー基層上にエチルセルロ
ースを溶剤に溶かした液を塗布し乾燥後膜厚を５０μｍ
とし第１抵抗層を設けた。この時ローラー抵抗を第２図
の方法で測定したところ、１５℃、　　１０％ＲＨでは
５Ｘ１０’Ω（２，６Ｘ１０’Ω・ｃ　ｍ　） ２５℃、６０％ＲＨでは５ＸｌＯ’Ω（２，６Ｘ１０＠
Ω・ｃ　ｍ　） ３２．５℃、８５％ＲＨではｌＸｌ０’Ω（５，２Ｘ１
０’Ω・ｃ　ｍ　） であった。

次に、第１抵抗層より体積抵抗値の小さいカーボン分散
ウレタン樹脂（体積抵抗値５Ｘ１０＠Ω・ｃｍ）を５μ
ｍ塗布し第２抵抗層を設けた。

第２抵抗層のあるものとないものについて実験例１と同
様に評価し結果を表−３に示した。

第２抵抗層がない場合は１５℃、　　１０％ＲＨで帯電
電位が低下しているが、第２抵抗層を設けた事で環境が
変化しても安定した帯電電位を得ることができる。

（実験例３） 実験例１で作成した帯電ローラー基層上にエピクロルヒ
ドリンゴムを溶剤に溶かした液を塗布し膜厚を２００μ
ｍとし第１抵抗層を設けた。この時ローラー抵抗を第２
図の方法で測定したところ１５℃、１０％ＲＨではｌＸ
ｌ０＠Ω（１，３Ｘ１０’Ω・ｃ　ｍ　） ２５°Ｃ９６０％ＲＨでは２ＸＩＯ’Ω（２，６ＸＩＯ
’Ω−−ｃ　ｍ　） ３２．５°Ｃ９８５％ＲＨでは９Ｘ１０’Ω（１，２Ｘ
１０”Ω　ｅｃｍ） であった。

次に、カーボン分散ナイロン樹脂を１０μｍ塗布し第１
抵抗層より体積抵抗値の小さい第２抵抗層を設けた。カ
ーボン分散ナイロン樹脂の体積抵抗値は １５℃、１０％ＲＨで５Ｘ１０＠Ω・０ｍ２５℃、６０
％ＲＨで４Ｘ１０’Ω・０ｍ３２．５℃、８５％ＲＨで
７　Ｘ　１０’Ωφｃｍであった。

第２抵抗層のあるものと、ないもので、実験例１と同様
に評価し結果を表−４に示した。

第２抵抗層がない場合は１５℃、　　１０％ＲＨで帯電
電位が低下しているが、第２抵抗層を設けた事で環境に
よらず安定した帯電電位を得ることができた。

（実験例４） 実験例１で作成した帯電ローラー基層上にポリウレタン
樹脂を溶剤に溶かした液を塗布膜厚を２０μｍとし第１
抵抗層を設けた。この時ローラー抵抗を第２図の方法で
測定したところ １５℃、１０％ＲＨでは３Ｘ１０’Ω（３，９Ｘ　１０
’Ω・ｃｍ） ２５℃、６０％ＲＨでは７Ｘ１０’Ω（９，２Ｘ１０’
Ω・ｃｍ） ３２．５℃、８５％ＲＨでは２Ｘ１０’Ω（２，６Ｘ１
０’Ω・ｃ　ｍ　） であった。

次に、導電性酸化チタン分散ナイロン樹脂を１００μｍ
塗布し第１抵抗層より体積抵抗値の小さい第２抵抗層を
設けた。ナイロン樹脂の体積抵抗値は１５℃、１０％Ｒ
Ｈでは９Ｘ１０’Ω’ｃｍ２５℃、６０％ＲＨでは３Ｘ
１０’Ω”０ｍ３２．５℃、８５％ＲＨでは８　Ｘ　１
０’Ω”ｃｍであった。

第１抵抗層のあるものと、ないもので実験例１と同様に
評価し結果を表−５に示した。

第１抵抗層がない場合は３２．５℃、８５％で抵抗膜の
通電破壊があるのに対し、第１抵抗層がある場合には通
電破壊はない。

表−４ 表−３ 表−５ また、帯電ブレードあるいは帯電ローラーを被帯電体に
対し、非回転または逆回転させた場合等において、帯電
部材の表面がけずれて抵抗膜の厚さが小さくなる。これ
により帯電部材の抵抗値が低下し、ピンホール接触時に
通電破壊が生ずる事がある。

さらに、帯電ロ−ラー抵抗にトナー等の付着による帯電
不良防止のためにクリーニング部材を当接させた場合に
も同様な事がある。

本実施例を用いればこの問題をも防止できる。すなわち
、十分な帯電能力を持ち、ピンホール接触時の通電破壊
もない帯電部材表面に体積抵抗値が第１抵抗層より低い
第２抵抗層を設ければ、第２抵抗層がけずれ摩耗したと
してもローラー抵抗が低下する事はなくピンホール接触
時に通電破壊をおこす事もない。

また、上述した帯電部材は、潜像形成を行うときの帯電
に限らず、例えば、電圧が印加される転写ローラ、クリ
ーニングローラ等にも適用可能である。さらに、上記実
施例の帯電ローラの層構成は、芯金の上に３層のもので
あったが、それ以上の層構成としてもかまわない。

さらに、帯電とは、被帯電体に電荷を付与することだけ
でなく、被帯電体の電荷を取り除く除電の意味も含むも
のとし、要は電荷のやり取りを行うことを指すものとす
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、被帯電体と接触
する側からその反対方向にむかって第２抵抗層、第１抵
抗層を有し、第２抵抗層の体積抵抗値を第１抵抗層より
小さ（した事により、十分な帯電能力を持ち、かつピン
ホール接触時通電破壊をおこさない抵抗の範囲が広がり
、帯電部材の製作がより容易になる。

かつ、抵抗層として非分散性導電物質を用いるのが容易
となり、かつ、分散不良によるピンホール接触時通電破
壊もない帯電部材の製作が可能となった。

さらに抵抗層の摩耗によるピンホール接触時の抵抗層の
通電破壊も防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の帯電装置を適用した画像形成装置の横
断面図、 第２図はローラー抵抗の測定要領説明図、第３図は従来
の帯電装置を示す横断面図、第４図ａ）、　ｂ）は従来
の帯電部材の表層近辺の断面図、 第４図ｃ）、　ｄ）、　ｅ）は本発明の帯電装置適用可
能な帯電部材の表層近辺の断面図。 図において、ｌは感光体、２，１０２は帯電ローラー２
ｄは第２抵抗層、２ａ、　２ａ’、　２ａ’、　　１０
２ａは第１抵抗層、２ｂ、１０２ｂは導電層、２ｃ、　
　１０２ｃは芯金、２０２．３は電源、１０は露光手段
、１１は現像器、１２は転写手段、１３はクリーニング
手段、１４は転写材、３００は導電性粒子。 啄斗図 一一一−−−−−−−〜２ユ″ 不ワ刀ワ乙η−〜２ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）電圧を印加した帯電部材を被帯電体表面に接触さ
   せて被帯電体面を帯電する帯電装置において、 前記帯電部材は被帯電体と接触する側からその反対方向
   にむかって少なくとも第２抵抗層、第１抵抗層を有し第
   ２抵抗層の体積抵抗値が第１抵抗層の体積抵抗値よりも
   小さくしたことを特徴とする帯電装置。
2. （２）前記第１抵抗層が導電性粒子を含まない樹脂ある
   いはゴムからなる特許請求の範囲第１項記載の帯電装置
   。
3. （３）前記電圧は直流と交流を重畳した電圧である特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の帯電装置。
4. （４）前記帯電部材は被帯電体を摺擦する特許請求の範
   囲第１項記載の帯電装置。
5. （５）前記装置は帯電部材に対して摺擦クリーニングす
   るクリーニング部材を有する特許請求の範囲第１項記載
   の帯電装置。