JPH03217871A - 接触帯電装置 - Google Patents

接触帯電装置

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JPH03217871A
JPH03217871A JP1409290A JP1409290A JPH03217871A JP H03217871 A JPH03217871 A JP H03217871A JP 1409290 A JP1409290 A JP 1409290A JP 1409290 A JP1409290 A JP 1409290A JP H03217871 A JPH03217871 A JP H03217871A
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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、電圧を印加した導電性部材(帯電部材)を被
帯電体に当接させて被帯電体面の帯電(除電を含む)を
行なう接触帯電装置の改善に関する。
(従来の技術) 例えば、複写機・記録装置等の画像形成装置における被
帯電体としての感光体や誘電体等の像担持体の面を均一
帯電処理する手段としては均一帯電性のよいコロトロン
やスコロトロン等のコロナ放電器が広く用いられている
しかし、コロナ放電器は高価な高圧電源を必要とする、
それ自体や高圧電源のシールド空間等のスペースを必要
とし、又オゾン等のコロナ生成物の発生が多くその対処
のための付加手段・機構を必要とし、それ等が装置を大
型化・高コスト化等する因子となっている等の問題点を
有している。
そこで近時は問題点の多いコロナ放電器の代りに接触帯
電方式の採用が検討されている。
接触帯電は被帯電体としての像担持体面に電源により電
圧(例えば1〜2κV程度の直流電圧、或は直流電圧と
交流電圧の重畳電圧等)を印加した接触帯電部材として
の導電性部材を接触させることにより像担持体面を所定
の電位に帯電させるもので、ローラ帯電式(特開昭56
−91253号公報)、プレード帯電式(特開昭56−
194349号公報・同60−147756号公報)、
帯電一クリーニング兼用式(特開昭56−’16516
6号公報)等が考案されている。
しかしながら、この接触帯電方式における問題点の1つ
として、感光体等の像担持体にどンホール部(被帯電体
の表面欠陥部)があった場合に、像担持体面の帯電のた
めに該像担持体面に当接させた電圧印加状態の接触帯電
部材と像担持体のピンホール部との間で火花放電を生じ
やすく、そのような放電が起きると像担持体面にはどン
ホール部だけにとどまらず、該ピンホール部を含む接触
帯電部材との帯電域全面に渡って帯電電荷が乗らなくな
る、所謂「電荷抜け」現象をみやすいことが挙げられる
そこで、この問題を解決するために先に出願人は、使用
する接触帯電部材をブレード状の導電性部材を基体とし
、その導電性部材の像担持体と静電的に影響する部位面
を導電性部材よりも電気抵抗値の大きい一種類以上の抵
抗層で被覆することを提案した(特開平]−93760
号公報)。
(発明が解決しようとする問題点) このように導電性プレートの表層に抵抗層を設けた接触
帯電部材としての帯電ブレードは効果的なものではある
が、問題点としては、製造上、工程数が多くなり、精度
的にもよりシビアなものが要求され、その結果として、
帯電ブレードのコストも上昇してしまうことが挙げられ
る。
即ち、ブレード状の帯電部材の場合は被帯電体面のビン
ホールによって生じる火花放電は第7図に示すように帯
電ブレード30の端面部と被帯電体1との当接部より離
間する領域中の2ケ所で発生する。Pは被帯電体1のビ
ンホール部、Sは火花放電を示している。
このため、基本的には帯電部材をブレード形状にした場
合、抵抗層はブレード当接面とエッジ端面部の2面に設
ける必要がある。しかしながら、エッジ端面部及びエッ
ジ部に対して抵抗層をコートしようとすると、エッジ部
のコート層厚が少なくなり、エッジ部に均一に必要最低
限のコート層厚を確保するためにはコート厚を増す必要
があり、コーティング回数を増す等の手間がかかるばか
りでなく、抵抗層の層厚が増すことにより帯電性が悪く
なりでしまう弊害がある。
また100μm厚以下のシート状(ソリッド)の抵抗体
と導電性基層に貼り付ける方式をとった場合も、特にエ
ッジ端面部に精度良く貼ることは製造上かなり困難であ
り、当接面部とエッジ端面部との角部と抵抗層の間のす
きまをさらに埋める必要もあり、なおさら製造上困難を
伴う。
第8図は帯電ブレード30のエッジ端面部に抵抗層を設
けない形態としたものを示している。
即ち、帯電ブレードの導電性基層31のエッジ端面を湾
曲状に面取りdして、このエッジ端面dには導電性基層
を露出させないものである。
32は抵抗層を示す。
しかしながらこの形態の帯電ブレードの場合でもエッジ
端而を湾曲状に面取りdする工程が必要となり、また抵
抗層32の貼り付け精度も必要となる。加えて、当接部
において帯電ブレードの導電性基層31の厚みが少ない
為に当接状態か不安定になりがちであるといフた問題が
ある。
以上のような製造上の問題点は帯電部材をブレード形状
とした際に生ずるもので、ローラ形状の場合にはローラ
形状の導電性基層に抵抗層としてシリンカブルチューブ
をかぶせたり、抵抗層をコートすることも容易で、製造
上に大きな困難は伴わない。
本発明は同じく接触帯電部材としてブレード形態である
帯電ブレードを用いるものであるが、上記のような問題
点のない接触帯電装置を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、電圧を印加した導電性部材を被帯電体に接触
させて帯電を行なう接触帯電装置において、上記導電性
部材はブレード状であり、かつその体積抵抗率はI X
 1 09Ω・cm以下、当接面の表面抵抗率は5×1
07Ω/□以上であることを特徴とする接触帯電装置で
ある。
また本発明は、上記の装置において、前記導電性部材は
2層から成り、当接部を含む一層の表面抵抗率が5X 
1 0’Ω/口以上であり、当接部を含まない他層の体
積抵抗率がI×106〜1×109Ω・cmであること
を特徴とする接触帯電装置である。
(作 用) 即ち帯電部材としてのブレード状の導電性部材(帯電ブ
レード)の 体積抵抗率をI X 1 09Ω・cm以下に、当接面
の表面抵抗率を5×107Ω/□以上にすることによっ
て帯電ブレードを抵抗層を設けない単層ブレードの形態
で用いた場合でも被帯電体面にピンホールが存在しても
所謂「電荷抜け」現象のない良好な帯電処理が可能とな
る。
また、帯電ブレードを2層構成とし、当接部を含む一層
の表面抵抗率を5×107Ω/口以上にし、当接部を含
まない他層の体積抵抗率をI X 1 06〜1×10
9Ω・cmとした構成をとることで、ブレードエッジ端
面を覆うことなく、かつブレードの中抵抗基層及びコー
ト層の使用可能な抵抗値のラティチュードを広げること
が可能となる。
上記のような接触帯電部材としての帯電プレードは、シ
ンプルな構成で、製造上、工程数が少なく安定して低コ
ストに量産することが可能であり、しかも「帯電性」が
良好で、「電荷抜け」現象も十分に防止できるので、前
述従来の接触帯電装置の問題点が一掃される。
(実施例) 実施例1(第1〜4図) (1)画像形成装置例(第1図) 第1図は本発明に従う接触帯電装置を用いた画像形成装
置の一例の要部の概略構成図である。
1は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(
本例は感光層1aの厚み25μm話電率約3のOPC感
光体、1bは導電性基体(Aj2)、以下感光ドラムと
記す)であり、矢示A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。
本実施例では像担持体1をドラム型としたが、回動ベル
ト型等であってもよい。またドラムであれベルトであれ
、シームレスのものはもちろん使用でき、シームありの
ものも同期信号をとって各複写工程を行なえば使用でき
る。
2は感光ドラム1上に潜像を形成するための露光手段と
しての短焦点レンズアレイ、3は現像装置、4は転写手
段としての転写ローラ、6は不図示の給紙部より1枚ず
つ搬送された転写材Pを感光ドラム1の回転と同期取り
して感光ドラム1と転写ローラ4との間(転写部)に給
送するタイミングローラ(レジストローラ)、7はタイ
ミングローラ6と転写ローラ4との間に配設した、転写
材Pのガイド役である転写ガイド、8は感光トラム1と
転写ローラ4との間を通通して像転写を受けた転写材P
を不図示の定着装置へ導入する搬送装置、9は像転写後
の感光ドラム1上の残トナー等をクリーニングするクリ
ーニング装置である。10はクリーニング後の感光ドラ
ム1上に接触して感光ドラム1上を均一帯電させる接触
帯電部材としての帯電ブレードである。
この帯電ブレード10については後で詳述する。
本例の装置は、感光ドラム1・帯電ブレード10・現像
装置3・クリーニング装置9・の4つのプロセス装置に
ついてそれらを互いに所定の位置関係をもって一括して
組み込んだプロセスカートリッジ20として構成してあ
り、該カートリッジ20は複写装置本体内に支持レール
11・12に沿って図面に垂直の方向に挿入して装着す
ることができ、逆に複写装置本体外へ抜き外し自在であ
る。
プロセスカートリッジ20を複写装置本体内に十分に挿
入して装着することにより、複写装置本体側とプロセス
カートリッジ20側とが機械的・電気的に相互カップリ
ングし複写装置として作動可能状態となる。
(2)帯電ブレード10(第2図) 第2図は第1図の装置の帯電ブレード10の部分を拡大
して模式的に示した図である。
帯電ブレード10はブレード支持板金15に固定されて
おり、被帯電体としての感光ドラム1の水平方向よりα
゜の位置において接線に対してθ゜の当接角(ブレード
先端部と、ドラム上にプレードが当接している点でのド
ラムの接線のうちブレード当接点よりドラム面移動方向
下流側の線と、のなす角)をもって感光ドラム1の回転
に対してカウンタ方向に当接(当接角か鋭角)させてい
る。
当接位置角度であるα゜は、各プロセス装置の配置及び
使用する感光ドラムの径などによって適宜選ばれる。
帯電ブレード10の当接角θ゛は、帯電の安定性上、3
0”以下が望ましい。
又、当接方向はカウンタに限定されるものではないが、
順方向の当接(当接角が鈍角)よりもカウンタ当接の方
がブレードエッジ部にトナー等の残留物が達してもブレ
ードエッジ部で残留物がせき止められ、エッジ部よりド
ラム面移動方向下流側の帯電面に残留物が達しにくくな
ることにより帯電ムラが発生しずらい傾向にあるので、
カウンタ当接の方がより望ましい。
帯電ブレード10の当接面の裏側には、背面電極21が
帯電ブレード10と電気的に接続された形で設けられて
おり、帯電ブレード10に印加する電圧はブレード支持
板金15、次にブレード支持板金15と背面電極21と
を電気的に接続する導電塗料22、最後に背面電極21
を経て帯電プレード10に印加される。
(3)試 験(第3・4図) 本実施例装置において、 α”=35’ θ”=15’ 帯電ブレード10の厚みt=1.5aun,ブレード1
0の自由長j2=9.0mmに設定し、工どクロルヒド
リンゴム及びEPDMにカーポンブラック、金属酸化物
(酸化亜鉛・酸化チタン等)などの導電粉を添加して抵
抗値を各種変化させた帯電プレートについて、それ等の
「帯電性」及び「電荷抜け」のレベルを調べた。試料と
しての帯電プレードはA乃至Gまでの7種類であり、そ
の内ANDはエビクロルヒトリンゴムをベースとして導
電粉を添加したものであり、E〜GはEPDMをベース
として導電性粉を添加したものである。
「帯電性」及び「電荷抜け」の評価は以下の画出し条件
によりハーフトーン画像を画出して行なフた(帯電方法
は特開昭63−149669号公報に記載の接触帯電方
法である)。
画出し条件 プロセススどード  7 2 mm/ sec感光ドラ
ム径    φ30 印加バイアス AC+DC AC   500Hz、1800■ppDC   −7
00V ?露光  なし 電位設定 暗部V。−−700V 明部VL=−230V ハーフトーン部■■=−400V 「帯電性」の評価 ハーフトーン画像に斑点や砂地があるかないかによって
良・不良の判断をした。
「電荷抜け」の評価 感光トラム1上の感光層を1mm程度はぎ取り、A1基
層を露出させた状態の欠陥ドラムを装着し、画出しを行
ない、欠陥部が点状欠陥のままでとどまっているものは
、電荷抜け無し、30mm程度長手に拡大したものを若
干有りとした。
而して、試料としての帯電ブレードA乃至Gの「帯電性
」及び「電荷抜け」の評価結果を下表に示す。
エビクロルヒドリンゴム.E−Gの それはEPDM) 又、A−Gの各帯電ブレードについて印加電圧を変えて
表面抵抗率と体積抵抗率の測定した。
第3図が印加電圧一表面抵抗率の測定結果であり、第4
図が印加電圧一体積抵抗率の測定結果てある。測定方法
はYHP  (横河ヒューレットバッカート》社製(7
)1600A  RESISTIVITYCELLに定
電圧高圧電源を接続して電圧を印加し、印加後30秒後
の電流値を読み取り、抵抗値に換算したものである。ま
た、試料片は帯電プレードの板厚と同じ厚みのt=1.
5mmで、100mmX100IIIIN+の大きさの
ものである。測定は、23°C、60%の環境で行なっ
た。
まず第3図グラフについて説明する。横軸は印加電圧、
縦軸は試料の表面抵抗値である。
一ローローのグラフラインで表示されたサンプルブレー
ド(試料G)は、帯電不良を発生し「電荷抜け」を評価
できなかったことを示し、一〇一〇−のグラフラインで
表示されたサンプルブレード(試料B・試料C・試料D
)は「電荷性」が良好であり、かつ「電荷抜け」も無か
フたことを示し、 一八一△−のグラフラインで表示されたサンプルブレー
ド(試料A・試料E・試料F)は「電荷抜け」が若干発
生したことを示している。
「電荷抜け」は帯電ブレード表面の電荷の移動と考える
ならば、表面抵抗率がある値以上であれば「電荷抜け」
は発生せず、第3図から見ると5×107Ω/□以上で
あれば良いことが明らかとなった。また第4図で明らか
なように、各々の試料は印加電圧によって表面抵抗率が
異なるので500V以上の電圧印加においても5X 1
 07Ω/口以上であることが望ましい。
次に第4図のグラフについて説明する。横軸は印加電圧
、縦軸は試料の体積抵抗値を示している。
−X−X−のグラフラインで表示されたサンプル(試料
G)は帯電不良を発生したことを示し、一〇一〇一のグ
ラフラインで表示されたサンプル(試料A−F)は帯電
性が良好であったことを示している。
ここで、帯電ブレードの体積抵抗率の大小によって印加
電圧の帯電ブレード自身内による電圧降下の大小がひき
おこされると考える。
するとその電圧降下の大小が帯電ブレードの帯電領域の
表面電位の大小となる。表面電位の小さいものは、帯電
プレートと表面と感光ドラム表面との電界も小さく安定
した帯電に必要な充分なAC電界のならし効果が得られ
ないために帯電不良をひきおこすと考えられる。
よって、帯電ブレード自身の体積抵抗率がある値以下で
あれば帯電不良を生じないことになる。
第4図によればI X 1 09Ω・cm以下であれば
ほぼ帯電性良好といえる。
表面抵抗率と同様に体積抵抗率も印加電圧によって値が
異なるので、100v印加でI X 1 09Ω・CI
!1以下であることが望ましい。
以上説明してきたように、「電荷抜け」は帯電プレード
の当接面の表面抵抗率をsxto’Ω/口以上にするこ
とによって防止でき、「帯電性」は帯電プレードの体積
抵抗率を1xl09Ω・cm以下とすることで良好とな
る。
以上の2点を両立させることにより、プレ:ド単層構成
において「電荷抜け」を防止し、かつ良好な「帯電性」
を保つことが可能となった。
以上は上述の交番電界下における帯電に限定されるもの
ではなく、直流電界下においても有効である。
実施例2(第5・6図) 本実施例の帯電ブレード10は、中抵抗基層10aとコ
ート層10bの2層より成っている。
帯電プレード10はブレード支持板金15に固定されて
おり、ブレード支持板金には不図示のバイアス電源によ
り帯電に必要な電圧が印加されている。印加された電圧
は導電塗料22を介して背面電極21に印加される。背
面電極21に印加された電圧は帯電ブレード10の中抵
抗層10aとコート層tabを介して被帯電体としての
感光ドラム1と帯電プレード10との間に形成される微
小間隙に帯電に必要な電界を形成することになる。
帯電ブレード10を構成している上記2層10a・10
bについて以下にさらに詳しく説明する。
中抵抗層10aは前記実施例1に挙げたゴム材質が使用
可能で、厚さ1〜3mm程度である。
コート層10bは表面抵抗が5X 1 0’Ω/口以上
であれば使用可能で、厚みは3〜100μm程度である
。厚み5μm以下ではコーティングの膜厚ムラによって
ほとんどコートされていない部・分が生じるので、コー
ティングの安定性といった意味みてコート層の厚みは厚
みムラを含めて10μm以上が望ましい。
コート層10bの材質としては、可どう性があり、かつ
表面性が優れ、摩擦係数が低く、耐摩耗性のあるものが
好適である。
本実施例においては、PTFE分散塗料(商品名エムラ
ロン345 日本アチソン社製)にカーボンを分散させ
て表面抵抗値を1.7xl08Ω/口(1.0κV印加
時)に調整したものを、実施例1中の試料Bとしての帯
電ブレードに30μm厚でディッピングによりコートし
たものを用いた。
このコート層10bは、基層10aの工どクロルヒトリ
ンゴムに比べ非常に低い摩擦係数でありすべり性が著し
く改善されているので、感光ドラム1の回転初期の所謂
「ブレードめくれ」現象の防止、プレート圧接力によっ
て生じるトルクの軽減、耐久によるドラム傷発生の減少
に非常に効果がある。
例えば、ボリカーポネート系樹脂を主成分とするoPC
感光体を用いた場合には、感光体に対する上記のような
コート層10bの動摩擦係数は0.1〜0.2であるが
、工どクロルヒドリンゴム10aの動摩擦係数は1.0
以上にもなってしまった。
このように基層10aにない付加価値、例えば低摩擦性
までをコート層10bにもたせることによって、2層構
成の効果がある。
また本実施例において用いた基層10aのエピクロルヒ
トリンゴムは直接感光ドラム1に当接させた状態で長期
保存するとゴム内のオイルがごく微少ながら感光ドラム
1上に転移してドラム汚染を生じる恐れがある。このド
ラム汚染を防止する目的でもコート層10bは有効であ
る。
実施例1の帯電ブレードの各種試料A−G中で、「帯電
性」と「電荷抜け」防止とを両立させている試料はB−
C−Dの3種のみである。
第4図でこれら3種B−C−Dの体積抵抗値をみると、
これ等は5X10’〜1 x 1 09Ω・CII+の
範囲には人っている。一般的に表面抵抗と体積抵抗とは
相関性がかなり強いので、表面抵抗5×107Ω/□以
上、体積抵抗1 x 1 09Ω・cm以下、という条
件においては材料の抵抗値は非常に狭い範囲に限定され
てしまい、抵抗値制御、製造上のバラツキ等を考慮する
と技術的に難しい。
ところが帯電ブレード10を2層構成10a・10bと
して、しかもコート層10b(感光ドラム1と当接する
面を有する層)の厚みを中抵抗基層10aの厚みの1/
lO〜1/50とすることによって、各層10a・10
bの材料の抵抗の制御巾を広げることが可能となる。
即ち、「帯電性」を左右する体積抵抗値は、厚みが同じ
なら帯電ブレードの抵抗値を表現していると考えられ、
コート層10bの厚みが例えば1/lO〜1/50であ
れば、10〜50倍高い体積抵抗値の材料を使っても同
等の抵抗値であるので、基層10aの抵抗値が2倍にな
っても、コート層10bの体積抵抗値は1オーダー高い
ものまで使用可能となり、コート層10bの抵抗値制御
がより容易になる。
又、コート層tabが表面抵抗を5xlO’Ω・cm以
上保証してくれれば、中抵抗基層10aは表面抵抗値5
x 1 0’Ω・cm以上を満たすために自らの体積抵
抗値を上げる必要もなく、より低い体積抵抗率の材料も
使用可能となる。
しかしながら、その体積抵抗率の下限値はブレードエッ
ジ部のリーク(第7図)を防止できる下限値で限定され
る。
そこで、コート層10bに前述のPTFE分散塗料にカ
ーボンを分散させて表面抵抗値を1.7X108Ω/口
(1.0κV印加時)に調整したものを実施例1中の帯
電ブレードの試料H−I−J(中抵抗基層)の各表面に
30μlコートして切断し、切断したエツジ端面をその
まま露出させた状態(第5図参照)で画出しを行なって
、「電荷抜け」のレベルを調べた。
第6図にこれら3種の試料H・■・Jの印加電圧一体積
抵抗値のグラフを示した。
第6図より試料H−Iの2者は「電荷抜け」無し、すな
わちエッジ端面リークは無しであり、試料Jは「電荷抜
け」有り、すなわちエツジ端面よりリークしていること
がわかる。
以上より中抵抗基層10aがエツジ端面リークを発生し
ないためには、体積抵抗値が1 x 1 06Ω・cl
l1以上必要であることがわかった。
かくして、コート層iobは1 x 1 08Ω・C[
lよりさらに1才一ダー程度高い1×109Ω・cmま
での体積抵抗値を選択することが可能となり、中抵抗基
層10aは1×106〜1×109Ω・cmの範囲で選
択が可能となり、各層10a・tabの抵抗値の設定範
囲を広げて、製造容易な帯電ブレードを作ることが可能
となる。
第5図においては、コート層10bは当接面全域にわた
ってコートされているか、少なくとも当接部及びその極
く近傍の帯電域においてコート層10bが存在すれば充
分に機能は発揮される。
また、コート層tabは前述のPTFE分散塗料に限定
されるものではなく、ナイロン樹脂・ポリウレタンエラ
ストマー等を抵抗値制御したものも使用可能である。
(発明の効果) 以上のように本発明に依れば、接触帯電部材としての帯
電ブレードはシンプルな構成で、製造上工程数が少なく
安定して低コストに量産することが可能であり、しかも
上記のように「帯電性」が良好で、「電荷抜け」現象も
十分に防止できるので、前述従来の接触帯電装置の問題
点が一掃される。
ー/′
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に従う接触帯電装置を用いた画像形成装
置の一例の要部の概略構成図。 第2図はその帯電ブレード部分を拡大して模式的に示し
た図。 第3図は試料としての帯電ブレードA乃至Gの印加電圧
一表面抵抗率の測定結果グラフ。 第4図は同じく印加電圧一体積抵抗率の測定結果グラフ
。 第5図は帯電ブレードとして2層構成タイプのものを用
いた場合の該帯電プレード部分を模式的に示した図。 第6図はこの2層構成タイプの試料としての帯電ブレー
ドH− 1−Jの印加電圧一体積抵抗値の測定グラフ。 第7図は「電荷抜け」現象を説明するための模式図。 第8図は帯電ブレードのエッジ端面を覆わないタイプと
した帯電ブレードの模式図。 10・30は帯電ブレード、10aはプレート基層とし
ての中抵抗層、tabはコート層、15はブレード支持
板金 、22は導電塗料、21は背面電極、1は被帯電
体としての感光ドラム。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電圧を印加した導電性部材を被帯電体に接触させ
    て帯電を行なう接触帯電装置において、上記導電性部材
    はブレード状であり、かつ その体積抵抗率は1×10^9Ω・cm以下、当接面の
    表面抵抗率は5×10^7Ω/□以上であることを特徴
    とする接触帯電装置。
  2. (2)前記導電性部材は2層から成り、当接部を含む一
    層の表面抵抗率が5×10^7Ω/□以上であり、当接
    部を含まない他層の体積抵抗率が1×10^6〜1×1
    0^9Ω・cmであることを特徴とする請求項1記載の
    接触帯電装置。
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