JPH03174564A - 帯電線材及びその帯電線材を用いた帯電装置 - 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に当接さ
せて被帯電体面を所定の電位に帯電処理（除電処理も含
む、以下同じ）する接触帯電手段の帯電部材としての帯
′ＩＭ線材及びその帯電線材を用いた帯電装置１こ圓す
る。

（従来の技術） 例えば、電子写真袋Ｍ（複写機・レーザービームプリン
タなど）・静電記録装置等の画像形成装置に於て、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
（こ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、コロナ放電により好ましくない
オゾンが比較的多く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で、前記のように電圧
を印加した帯電部材を被帯電体に接触させで被帯電体面
を帯電処理する接触帯電手段は、電源の低圧化が図れ、
オゾンの発生をみても極々微量である等の長所を有して
いることから、例えば画像形成装置に於て感光体・誘電
体等の像担持体、その他の被帯電体面を帯電処理する、
コロナ放電装置に代わる手段装置として注目され、その
実用化研究が進められでいる（特開昭５７−１７８２６
７・５６−１０４３５１・５８−４０５６６・５８−１
３９１５６・５８−１５０９７５号公報等）。

本出願人も、均一な帯電処理等を目的として、帯電部材
に対して、直流電圧と、被帯電体の帯電開始電圧の２倍
以上のピーク間電圧を有する振動電圧（時間とともに電
圧値が周期的に変化する電圧）を印加することを基本と
する接触帯電方法ないしは装置など数多くの提案を行な
っている（特開昭６３−１４９６６８・１４９６６９号
公報等）。

帯電部材は一般にローラ型もしくはブレード型の構成の
ものが用いられでいる。

第１２図は像担持体の帯電処理手段としでローラ型の接
触帯電部材を使用した画像形成装置の一例の概略構成を
示している０本例の画像形成装置は転写方式の電子写真
装置（複写機、レーザービームプリンタなど）である。

１は被帯電体としての回転ドラム型の電子写真感光体（
以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所
定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され
る。

２は帯電ローラであり、鉄・ステンレススチル（ＳＵＳ
）等の導電性芯金２８と、その外周をローラ状に被Ｆ！
させで設けた、カーボンを含んたＥＰＤＭ等の導電性ゴ
ム層２ｂからなる。帯電ローラ２は不図示の加圧手段に
より感光ドラム１面に対して所定の押圧力をもって当接
され、本例の場合は感光ドラム１に従動回転する。

９は帯電ローラ２に対して電圧を印加する外部電源であ
り、この電源９により帯電ローラ２に対して予め設定さ
れた、直流電圧と、感光体の帯電開始電圧の２倍以上の
ピーク間電圧の振動電圧との重畳電圧が接点バネ８・芯
金２ａｔ介して印加されることで、回転駆動されている
感光ドラム１の外周面が所定の電位に帯電処理される。

次いでその感光ドラム１の帯電処理面に対して不図示の
露光手段により原稿画像の結像露光または印字情報に対
応して画像変調されたレーザー光による走査露光などの
画像露光３がなされて目的の画像情報に対応した静電潜
像が感光ドラム１面に順次に形成されでいく。

次いでその感光ドラム１面に対して現像装置の現像スリ
ーブ４からトナーが供給されて感光ドラム１面の形成潜
像か順次にトナー像としで現像されてい〈。

５は現像スリーブ４よつも感光ドラム回転方向下流側に
おいで感光ドラム１に圧接させた転写ローラであり、不
図示の給紙部から転写材７が感光ドラム１と転写ローラ
５との圧Ｗｔ部（転写部）に対しで、感光ドラム１面の
トナー像の先端部が圧接部へ到着したとき転写材７の先
端部も圧接部へ丁度到着するタイミングをもつで感光ド
ラムの回転と周期とりされで供給される。

転写ローラ５には電源から転写バイアスが印加されてお
り、転写材７か上記圧接部を通過してい〈過程で感光ド
ラム１面のトナー像が転写材７側へ順次に移転（転写）
する。

トナー像転写後の感光ドラム１面はクリーニング装Ｍ６
で転写残りトナー等の残留物の除去を受けて清掃され、
繰り返して像形成に供される。

第１３図はブレード型の帯電部材２０の例を示しでいる
。２０ａは導電性芯板、２０ｂは導電性ゴムブレードで
あり、帯電ブレード２０を感光ドラム１面に対してドラ
ム１の回転方向に順方向又はカウンタ方向に圧接させ、
導電性芯板２０ａに対して電圧を印加して感光ドラム１
面を帯電処理するものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記従来例では以下のような問題点がある
。帯電ローラを用いた方式では１）耐久により帯電ロー
ラの導電性ゴム層２ｂから、ゴムの可塑剤が潜みだし被
帯電体たる感光ドラム１の表面に付着したり、融着した
りしで、画像流れを生じさせる原因になっていた。

２）Ａ３サイズ用の帯電ローラ２では軸方向の長さもそ
れにつれて長くなり、帯電ローラ２を感光ドラム１に押
し当てたとき、その中央部か感光トラム１の表面から浮
いてしまいその部分で帯電不良が発生してしまう。

３）プロセススピードの速いａ！種ではそれにつれで帯
電ローラ２に印加する１次電源周波数も上げなければな
らないが、３００日２を越えると、感光ドラム１と帯電
ローラ２が振動しあフで発生する帯電量か大きくなる。

ブレード型の接触帯電部材２０の場合も同様の問題点が
ある。

本発明は、上記のような問題点なく、感光ドラムなどの
被帯電体面を接触帯電方式で良好に帯電処理することを
可能にしたものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、導電性線材と、樹脂から成り、誘電体層とな
る表面層とを有する、ことを特徴とする帯電線材である
。

また本発明は、前記表面層を構成する樹脂か、Ｎ−メト
キシメチル化ナイロン、ポリビニルブチラール樹脂、ポ
リウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂、スチレン
・ブタジエン樹脂、低抵抗粉体を分散させたフラン樹脂
、再生セルロース等であることを特徴とする帯電線材で
ある。

ざらに本発明は、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に
当接させて被帯電体面の帯電を行なう帯電装置であり、
前記帯電部材は、少なくとも被帯電体との当接部に、樹
脂から成り、誘電体層となる表面Ｒを形成した帯電線材
である、ことを特徴とする帯電装置である。

（作　用） ■帯電部材として帯電線材（以下、帯電ワイヤと記す）
を用い、被帯電体面ｌこ押し当て状態となし、電圧を印
加することで、帯電ローラや帯電ブレードの場合と同様
に被帯電体面の接触帯電が実行される。

この接触ワイヤ帯電では帯電ローラヤ帯電ブレードの場
合とは異なり、ゴム等から構成される帯電層を持ってい
ないため、ゴム帯電層がらにじみでる可塑剤の被帯電体
面への付着・融着、それによる画像形成装置における画
像流れといった問題は発生しなくなった。また帯電ロー
ラでは問題になっていたローラ中央部での浮きも、接触
ワイヤ帯電では構成上発生しなくなった。

そのうえ帯電量に関しても全く発生しなくなった。この
理由は帯電ローラの場合、帯電ローラにタト部バイアス
を印加するとローラが振動を始め、ローラと感光ドラム
との間に挟まっていた空気の流動で帯電量が発生しでい
たのであるが、ワイヤでは両者の間に挟まる空気が無い
ため帯電量が発生しないものと考えられる。

また帯電ワイヤを感光ドラムに軽く当接しでいるだけの
接触ワイヤ帯電では、感光ドラムに一定の圧力で押しつ
けられている帯電ブレードの場合と異なり、画像形成装
置においてクリーニシク装Ｍ６をくぐり抜けてきたシリ
カやトナーなどがワイヤをすり抜けやすく、その結果ワ
イヤに付着しにくいといった利点もある。

■また本発明では帯電線材として少なくとも被帯電体と
の当接部に、樹脂からなり、誘電体層もしくは抵抗層及
び誘電体層となる表面層を形成しで、帯電線材に静電容
量成分、もしくは抵抗成分と静電容量成分とをもたせる
。抵抗値は感光ドラム等の被帯電体（こ例えば打痕や異
物混入等でピンホールが有っても帯電線材と被帯電体の
ピンホールの間でリークが発生することによる給電部の
電圧降下が起こらないような十分な抵抗値にする。また
静電容量は被帯電体の静電容量よりも十分大きくして帯
電線材の交流電圧に対するリアクタンスが帯電線材の抵
抗よりも十分小さくなるよにする。

その結果、たとえ被帯電体にピンホールが生したとしで
もリークによる給電部の電圧降下が防止され、帯電線材
が被帯電体と接触しでいる領域全体の帯電不良を防止す
ることが可能になる。

従って画像形成装置の場合は、帯電線材が感光ドラムと
接触している領域全体の上記リークによる帯電不良、そ
れにより実際の画像上に於いて反転現像では黒帯状、正
規現像では白帯状の画像むらか感光ドラムの回転周期毎
に現われで画像品質が著しく低下する現象が防止される
。

また交流電圧をアップする事なく被帯電体に十分な電圧
を印加することが出来るので交流電圧不足による帯電不
良や帯電むらも防止することが出来るようになる。

（実施例） 実施例１（第１〜５図） 第１図は本発明の接触ワイヤ帯電式の帯電装置の一例の
側面図、第２図はその平面図、第３図はその斜視図であ
る。

１は前述第１２図の画像形成装置における被帯電体とし
ての感光ドラムであり、該感光ドラム１はアルミニウム
製のドラム基体１ｂと該基体１ｂの外周面に形成された
感光体層１ａ（本実施例では有機感光体（○ＰＣ））と
がらなっ、本実施例では外径３０φとされ、矢印の時計
方向に所定の速度で回転駆動される。

１０は接触帯電部材としての帯電ワイヤであり、本実施
例では６０ｕｍφのタングステン線を芯金部１０ａとし
、その外周を被覆させたＮ−メトキシメチル化ナイロン
（商品名トレジン・帝国化学産業（株））からなる樹脂
表面層１０ｂとからなるものを用いた。芯金部１０ａは
鉄・銅・アルミ・ＳＵＳ等の他の導電性線材とすること
もできる。

この樹脂コート帯電ワイヤ１０は次のようにして作られ
る。まずＮ−メトキシメチル化ナイロンをメタノール・
トルエン混合溶液等の溶剤（こ溶がしでＮ−メトキシメ
チル化ナイロンの樹脂液をつくる。この樹脂液１００ｂ
をデイツプ液として第５図に示すような槽２００に芯金
部１０ａとしてのタングステン線を繰り返しで浸漬する
こと（こよりタングステン線表面に樹脂層１０ｂｔ形成
させる。この時タングステン線１０ａの移動速度及び乾
燥時間等の諸条件は、前記樹脂層１０ｂの厚さが１〜１
０００ｕｍの範囲内に戒るように調整する。３００は乾
燥機である。

この帯電ワイヤ１０をデルリン等で作った左右側の押し
当て部材１１・１１により感光ドラム１面に対してドラ
ム母線とほぼ並行に圧接させである。１２・１２は押し
当て部材１１・１１を感光ドラム１の方向へ常時押圧付
勢するためのバネを示す。押し当て部材１１・１１間の
帯電ワイヤ１０はその全長部が感光ドラム１面に対して
圧接密着した状態に保たれる。

帯電ワイヤ１０の芯金部１０ａには電源部９よつ接点８
を介して交流電圧と直流電圧を重畳した振動電圧が供給
される。ここで振動電圧とは時間とともに周期的に電圧
値が変化する電圧である。更に詳しく云えば、好ましく
は、帯電線材即ち帯電ワイヤ１０の芯金部１０ａには、
感光体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有す
る交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧が印加される。

また振動電圧の波形としでは正弦波に限らず矩形波、三
角波、パルス波でもよい。

また、直流電圧だけでも同様に被’Ｋｒ’Ｎ、体の帯電
処理が可能である。

帯電ワイヤ１０の芯金部１０ａはタングステンからでき
でいるので電気抵抗はは（ＩＯΩ、表面層１０１）の電
気抵抗は約３０ＭΩ、静電容量は約１７００ｐＦである
。従って、２５０日２のバイアスを印加した時のリアク
タンス（キャパシタンス）＝１／２ＴｒｆＣは、約０．
４ＭΩである。帯電ワイヤ１０の芯金部１０ａの抵抗は
表面層１０ｂの抵抗より無視できるほど小さくしている
。従って、帯電ワイヤ１０の抵抗は、表面層１０ｂの抵
抗にほぼ等しい。

ここで上記帯電ワイヤ１０の抵抗及び静電容量は、帯電
ワイヤをアルミ製のドラムに押し当で帯電ワイヤの芯金
部１０ａとアルミドラムとの間にそれぞれ抵抗計、静電
容量計をつなぎ測定しで求められた値を１ｃｍ２当りに
換算して求めた値とする。被帯電体としての感光ドラム
１の１ｃｒｎ２′当りの静電容量は約１４０ｐＦである
。

上記帯電装置のモデルとして第４図に示す等何回路を考
えると、 Ｒ）１／２ｖｒｆＣ１ Ｃ）Ｃｄ であるから、交流電圧ｖＡｃは（まとんどロスすること
なく感光ドラムに電圧をかけることが出来る。

ここで日は帯電ワイヤの抵抗、ｆは印加バイアスの周波
数、Ｃは帯電ワイヤの静電容量、ＣＣＪは感光ドラムの
静電客ｉｔを示す。

上記不等式においで不等号は１桁違えば十分である。ま
た帯電ワイヤの表面層１０ｂの抵抗８が十分大きいため
、たとえ感光ドラム（こピンホールが生しても帯電ワイ
ヤとピンホール部との間でリークか発生し給電部の電圧
が降下することもない。

帯電線材たる帯電ワイヤ１０の、抵抗Ｂは、８．５１Ｘ
　１０２Ω≦８≦２．２０　ｘ　１０Ｉ２Ω（リーク防
止）　　　　（帯電不良部さない）帯電線材たる帯電ワ
イヤ１０の静電容量Ｃは、ｌｐＦ≦Ｃ≦ｌ００ｎＦ 被帯電体たる感光ドラム１の静電容ｊｌｃｄは、０、ｌ
ｐＦ≦Ｃｄ≦１ｏｎＦ 以上の構成に於て、感光ドラム１を周速４０ｍｍ／ｓｅ
ｃで回転させ、帯電ワイヤ１０の芯金部１０ａに電源９
より一７００Ｖの直流電圧と、ピーク間電圧１８００Ｖ
ｌ）ｌ）、周波数２５０Ｈｚの交流電圧を印加したとこ
ろ、感光体１ａ面は大略−７００Ｖに均一帯電し、どン
ホールによる異常画像もなく良好な画像が出力された。

本実施例は帯電線材に印加する交流電圧のピーク間電圧
を、直流電圧のみ印加した時の被帯電体を帯電する帯電
開始電圧の２倍以上にする場合に応用したときに特１こ
効果が大きい。

なお本実施例に於いては直流電圧のみ印加したときの帯
電開始電圧は一５６０ｖであった。

また帯電ローラや帯電ブレードの場合におけるようなゴ
ム等から構成される帯電層を持っていないため該導電性
ゴム層からの滲出可塑剤に起因する画像流れの発生、帯
電部材の浮きによる部分的な帯電不良部の発生、帯電層
の発生等もなかった。

なお、表面＃１０ｂを形成しないむき出しの芯金部１０
ａを帯電線材として直接に感光ドラム１面に接触させて
該帯電線材に電圧を印加しでも感光ドラム面の接触帯電
を実行することができる。この場合は第１４図に示す等
価回路が考えられる。この場合、帯電線材としての芯金
部１０ａの抵抗ｒはほぼＯΩであり、感光ドラム１にピ
ンホールが有ると電圧がリークしてしまい、このリーク
発生時は帯電線材と感光ドラム１との接点の長手方向全
体か帯電不良となり、出力画像の品質が著しく低下する
結果となる。

実施例２（第６・７図） 第６図は装置の側面図、第７図は一部切欠き平面図であ
る８本実施例は帯電ワイヤ１０をワイヤの全長域に対応
する横長の、モルトプレーン等のクツション部材１４で
感光ドラム１面に押し当てて圧接状態に保たせである。

１３は上記部材１４の支持部材である。

この様な構成になっているため、帯電ワイヤ１０に外部
電源９から直流を重畳したピーク間電圧の大きな交流電
圧が印加されても、帯電ワイヤ１０は振動しない、その
結果、感光ドラム１の表面から帯電ワイヤ１０が部分的
にもはなれることかなく、安定した帯電を行なうことが
出来る。さらにクリーニング装Ｍ６からすりぬけできた
シソ力、トナーはモルトブレーン１４にて捕集されるの
で、帯電ワイヤ１０は汚染されることがなくなった。

実施例３（第８〜１０図） 第８図は装置の側面図、第９図はその平面図、第１０図
は斜視図である０本実施例は帯電ワイヤ１０８前述実施
例１や同２の１本に対して２本配股したものである。２
本の帯電ワイヤ１０４・１０Ｂは押し当て部材１１・１
１にて互いに並行に感光ドラム１面に圧接され、とちら
にも電圧が印加される。

この様な構成になっているため仮に一本の帯電ワイヤに
異物が付着たり、断線しても、残りの帯電ワイヤで感光
ドラム表面の帯電を確実に続行させることが出来る。帯
電ワイヤの数は３本以上であっても同じ効果が得られる
。

実施例４（第１１図） 帯電ワイヤ１０（ＩＯＡ・１０Ｂ）は必ずしも断面円形
である必要はなく、第１１図（ａ）〜（Ｃ）のように断
面三角形・四角形・楕円形等であってもよい。この場合
は感光ドラム１と帯電ワイヤの接触面積が大きく取れる
ので断面円形の帯電ワイヤに比べでより安定した帯電が
行なえるという効果が発生する。

また帯電ワイヤ１０の表面層１０ｂは芯金部１０ａの全
周囲を必すしも覆っている必要はなく、第１１図（ｄ）
〜（９）のように少なくとも被帯電体との当接部に部分
的に表面層１０ｂを形成した形態のものを使用すること
もでき。

表面層物質の使用ｆｉを少なくして材料費を削減できる
効果がある。

表面層物質としてはＮ−メトキシメチル化ナイロンの他
にも、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、
エチレン・酢酸ビニル樹脂、スチレン・ブタジエン樹脂
、及び低抵抗粉体（カーボンなど）を分散させたフラン
樹脂（商品名エムラロン二日本アジソン社）、再生セル
ロース等の樹脂、さらには、エピクロルヒドリン、ウレ
タン、０日、ＮＢＲ系のゴム等を用いることが出来る。

更に熱収縮チューブを用いることも可能である。

（発明の効果） 以上のように本発明は従来の帯電ローラヤ帯電プレード
と同様に感光体等の被帯電体を接触帯電処理することが
できる接触帯電部材としての帯電線材、及びその帯電線
材を用いた帯電装置装置であり、且つ帯電ローラや帯電
ブレードの場合とは異なり、ゴム等から構成される帯電
層を持っでいないためゴム帯電層からにしみでる可塑剤
の被帯電体面への付着・融着、それによる画像形成装置
における画像流れといった問題、帯電ローラでは問題に
なっていたローラ中央部での浮きによる部分的帯電不良
部の発生の問題、帯電層の発生の問題もない。

またたとえ被帯電体にピンホールか生じてその部分に於
いて接触帯電線材とのリークによる給電部の電圧降下を
防止することが出来る。

従って、上記ピンホールがあっても接触帯電線材が被帯
電体と接触しでいる領域全体の帯電不良を防止すること
が出来る。しかも供給電圧をアップする事なく現状のま
まで被帯電体に十分電圧がかかるので、交流電圧不足に
よる帯電不良や帯電むらも防止することが出来る。この
効果は、接触帯電線材に印加する交流電圧のピーク間電
圧を直流電圧のみ印加したとの被帯電体を帯電する帯電
開始電圧の２倍以上にする接触線材帯電方法に於いて特
に有効である。

従って例えば画像形成装置の感光体等の像担持体面の帯
電処理手段・装置としで使用して極めて効果的なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例装置の側面図。 第２図はその平面図。 第３図はその斜視図。 第４図は等価回路図。 第５図は表面層被覆装置の一例の概略図。 第６図は第２の実施例装置の側面図。 第７図はその平面図。 第８図は第３の実施例装置の側面図。 第９図はその平面図。 第１０図はその斜視図。 第１１図（ａ）乃至同図（９）は帯電ワイヤの各種拡大
断面図。 第１２図は帯電ローラを用いた画像形成装置の一例の概
略構成図。 第１３図は帯電ブレードを用いた画像形成装置の部分図
。 第１４図は芯金部だけの帯電線材を帯電部材としたとき
の等価回路図。 １は被帯電体としての感光ドラム、１０・１０Ａ・１０
Ｂは帯電部材としての帯電ワイヤ、１０ａは芯金部、１
０ｔ）は表面層、９は外部電源、１１・１１・１４は押
し当で部材。 第 ２ 図 第１１ 図 （ａｌ （１）） （Ｃ） 茎 回

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性線材と、樹脂から成り、誘電体層となる表
   面層とを有する、ことを特徴とする帯電線材。
2. （２）前記表面層を構成する樹脂が、Ｎ−メトキシメチ
   ル化ナイロン、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタ
   ン樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂、スチレン・ブタジ
   エン樹脂、低抵抗粉体を分散させたフッソ樹脂、再生セ
   ルロース等であることを特徴とする請求項１記載の帯電
   線材。
3. （３）電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接させて
   被帯電体面の帯電を行なう帯電装置であり、前記帯電部
   材は、少なくとも被帯電体との当接部に、樹脂から成り
   、誘電体層となる表面層を形成した帯電線材である、こ
   とを特徴とする帯電装置。