JPH04171464A - 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接触さ
せて被帯電体面を帯電処理（除電処理も含む）する接触
式の帯電装置に関する。

（従来の技術） 例えば、電子写真装置（複写機・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（コロナ
チャージャー）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、
高圧電源を必要とする、帯電効率が悪い、構造が大型・
複雑でコスト高になる、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、放電ワイヤの汚れや切断
が生じる、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
を印加し帯電部材を被帯電体に接触させて被帯電体面を
帯電処理する接触帯電手段は、電源の低圧化が図れ、構
造も簡単でワイヤの切断もなく、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
る手段しとして注目され、実用化研究が進められている
（特開昭５７−１７８２６７　・５６ｉ０４３５］　　
・５８−４０５６６・５８−１３９１５６　・５８−３
５０９７５号公報等）。

本出願人も種々の改善提案を行なっているが、例えば特
開昭６３−１４９６６８　・１４９６６９号で提案した
ように、帯電部材に直流電圧と交流電圧を重畳した電圧
を印加する方式はムラのない均一な帯電処理が可能とな
り有効な帯電方式である。

第１２図にこの帯電方式の一例を示した。１は被帯電体
としての、例えば電子写真装置におけるドラム型の電子
写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢示の
時計方向に所定の周速度（プロセススど一ド）をもって
回転駆動される。

２は帯電部材としての帯電ローラである。

この帯電ローラは芯金４とこの芯金外周にローラ状に一
体に被覆形成した導電性弾性材層３よりなる。帯電ロー
ラ２は加圧バネ７によって感光ドラム１に押圧されてニ
ップを形成する。

バイアス電源６は交流電圧と直流電圧を重畳した電圧を
帯電ローラ２に供給する。帯電ローラ２には接点板バネ
５を介して芯金４にバイアス電源６より電圧が印加され
、直流電圧に対応した電圧に感光ドラム１０表面が均一
に帯電される。

なお感光ドラム１の周囲には帯電手段としての上記帯電
ローラ２の他に、露光手段、現像手段、転写手段、クリ
ーニング手段等の作像プロセス手段が配設されて画像形
成機構が構成されているが、その等は全７図には省略し
た。

直流電圧印加時の帯電特性は、 １（帯電電位ＶＤ）　−（印加電圧Ｖ）Ｉ＝１（帯電開
始電圧ＶＴＨ）　１ の関係があり、この関係を交流電圧印加時に適用すると
、第１３図のように帯電電位ＶＤは、直流電圧ＶＯＣを
中心に帯電領域内で振動すると推測される。

帯電ローラ２から感光ドラム１への帯電に対して、感光
ドラム１から帯電ローラ２への逆帯電過程を考慮すると
、直流電圧印加時の帯電開始電圧Ｖ７Ｈの２倍以上のど
−り閾電圧（ｖｐｐ）をもつ交流電圧を印加することに
より、感光ドラム１から帯電ローラ２への逆帯電過程か
生じると考えられる。

帯電・逆帯電過程を縁り返すことにより、局所的な帯電
ムラは均一化され、帯電ローラ２と帯電トラム１か離れ
るにしたがって振動電界は減衰し帯電電位ＶＤは直流印
加電圧値ＶＤＣに収束する。

したがフて、帯電均一性を得るためには、直流電圧印加
時の帯電開始電圧ＶＴＨの２倍以上のピーク間電圧（ｖ
ｐｐ）をもつ交流を重畳させ印加することが必要である
。

また、感光ドラム１の帯電電位は直流電圧によって決ま
るので、一定電位に帯電するには、一定の電圧を供給す
ればよい。このためバイアス電源６の直流電源は定電圧
制御を行う。

導電性弾性材３には適宜の抵抗値を持つ材料を用いて、
あるいは抵抗値の異なる材料を複数積層して、感光体の
欠陥、例えばどンホール状の感光層の形成不良なとの原
因による帯電不良を防止する。この帯電ローラに用いる
中抵抗の材料は、環境、特に湿度の影響を受けやすい。

低湿環境下では抵抗が増加し、高湿環境下では逆に抵抗
が減少する。そのため、環境によって、帯電ローラ２の
インピーダンスか変化し、均一な帯電をするのに最低必
要な交流電圧のピーク間電圧ＶＰＰが変化する。しかし
、交流電圧ではなく帯電ローラに流れる交流電流として
みると、環境によらず、均一な帯電を行うのに最低必要
な交流電流はほぼ一定になることがわかっている。

コレにより、交流電圧のピーク間電圧ｖＰＰヲ制御して
定電流制御にすることにより、導電性弾性材３の抵抗値
の環境変動を自動的に補正することができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来例ては交流電圧か定電流制御の
ため、帯電のための交流電圧の最低必要な下限値は保証
されるが、ど−り間型圧ＶＰＰの上限値は保証されなか
った。

すなわち、本発明者らの研究実験によれば、第１４図に
示すように、低湿環境下ては帯電部材の導電性弾性材３
の抵抗値が大きくなり帯電ローラ２のインど一タンスが
高くなるため、交流電圧を定電流制御するとピーク間電
圧ｖｐＰが高くなる。ピーク間電圧ＶＰＰが高くなりす
ぎＶ　ＬＥＡＫを越えると、−旦感光ドラム１上に帯電
した電荷がリークして局部的な異常放電を生じ、画像形
成装置においては出力画像上に細かい検すしとなって現
れ、画像品質を低下させてしまうという問題があること
がわかった。

したがって、低湿時にインピーダンスが第１４図のａで
ある帯電ローラは使用可能であるが、ｂの帯電ローラは
バイアス電源の公差による交流電流のフレを考慮すると
、リークして局部的な異常放電を生じる電圧領域にはい
る恐れがあり、使用できなかった。

本発明は上記のような電荷リークに伴なう異常放電の発
生現象をなくすことを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、被帯電体に電圧を印加した帯電部材な当接さ
せて被帯電体を帯電させる帯電装置において、帯電部材
に印加するバイアス電圧に、定電圧制御の直流電圧と定
電流制御の交流電圧を重畳したバイアス電圧を用い、交
流電圧の電圧振幅に上限値を設けて印加させる手段を有
することを特徴とする帯電装置、である。

（作　用） 即ち、交流電圧の電圧振幅に上限値を設けたことで、環
境条件によって帯電部材のインど一ダンスが変動しても
異常放電発生電圧値には達しないから印加電圧か高くな
り過ぎることが防止され、−旦被帯電体上に帯電した電
荷かリークし局部的な異常放電を生しることが防止され
る。

（実　施　例） ［第１実施例コ　（第１〜３図） 第１図に本発明の第１実施例を示す。前出と同符号は同
部材を示す。

バイアス電源６は、交流電源１０と直流電源２０とから
なり、定電流制御された交流電圧と、定電圧制御された
直流電圧とを重畳したバイアス電圧を帯電ローラ２に印
加する。交流電源１０は発振回路１１、上限リミッタ回
路１２、昇圧トランス１３、定電流回路１４からなる。

第２図に本実施例で帯電ローラ２に印加されるバイアス
電圧を示す。

交流電圧の電圧振幅か大きくなりある電圧を越えたとき
リークによる異常放電が発生する。

ｖＬい、はリークによる異常放電が発生する電圧値であ
る。ＶＬＩＭＩ７は上限電圧値であり、異常放電発生電
圧値ＶＬＥＡＫよりも小さく設定する。交流電圧は、上
限電圧値ＶＬＩＭＩＴ以下では振幅を増減して定電流制
御を行なう。ピーク間電圧Ｖｐｐが大きくなり上限電圧
値ＶＬＩＭ工、を越える場合には、上限リミッタ回路１
２によって、ピーク間電圧Ｖｐｐを上限電圧値ＶＬＩＭ
Ｉアに維持する。

従って、低湿時に帯電ローラ２のインピータンスが高く
なり、定電流制御によってピーク間電圧ＶＰＰが大きく
なった場合、前述第３図に示すように、従来使用できな
かフたインピータンス特性を持つ帯電ローラ２でも、上
限リミッタ回路１２によって、ピーク間電圧ＶＰｐが上
限電圧値ＶＬＩＭ□７に維持され、異常放電発生電圧値
Ｖ　ＬＥＡＫには達しないのでリークによる異常放電か
発生しない。

［第２実施例コ　（第４・５図） 第４図は本発明の第２実施例を示すもので、前出と同符
号は同部材を示す。

バイアス電源６は、交流電源１０と直流電源２０とから
なり、定電流制御された交流電圧と、定電圧制御された
直流電圧とを重畳したバイアス電圧を帯電ローラ２に印
加する。交流電源１０は発振回路１１、上限リミッタ回
路１２ａ、昇圧トランス１３、定電流回路１４、周波数
変調回路１５からなる。

第５図に本実施例で帯電ローラ２に印加されるバイアス
電圧を示す。

交流電圧の振幅電圧がある電圧を越えたときリークによ
る異常放電が発生する。ｖＬＥＡＫは、　リークによる
異常放電が発生する電圧値である。

ｖＬｌＭ、アは上限電圧値であり、異常放電発生電圧値
ＶＬＥＡＫよりも小さく設定する。交流電圧は、上限電
圧値ｖＬ１ＭＩ７以下では、一定の周波数（ｆＯ）で振
幅を増減して定電流制御を行なう。

交流電圧の振幅が上限電圧値Ｖ　ＬＩＭＩＴを越える場
合には、上限リミッタ回路１２ａによって、振幅を上限
電圧値ＶＬＩＭ＋７に維持すると同時に、周波数変調回
路１５により、周波数を上げて（ｆ　＞ｆｏ）　、交流
の定電流値を維持する。

したがって、低湿時に帯電ローラ２のインピーダンスが
高くなり、定電流制御によってど−り間型圧Ｖｐｐが大
きくなっても、上限リミッタ回路１２ａと周波数変調回
路１５によって、交流電圧の電圧振幅が上限電圧値ｖｔ
、ｒｖ＋丁を越える場合は上限電圧値ＶＬＩＭＩ７に維
持され、異常放電発生電圧値ＶＬＥＡＫには達しないの
でリークによる異常放電が発生しない。

［第３実施例］　（第６・７図） 第６図は本発明の第３実施例を示すもので、前出と同符
号は同部材を示す。

バイアス電源６は、交流電源１０と直流電源２０とから
なり、定電流制御された交流電圧と、定電圧制御された
直流電圧とを重畳したバイアス電圧を帯電ローラ２に印
加する。交流電源１０は発振回路１１、上限リミッタ回
路１２ｂ、昇圧トランス１３、定電流回路１４、交流電
圧波形制御回路１６からなる。

第７図に本実施例で帯電ローラ２に印加されるバイアス
電圧を示す。

交流電圧の電圧振幅がある電圧を越えたときリークによ
る異常放電が発生する。ＶＬＥＡＫはリークによる異常
放電が発生する電圧値である。

Ｖ　ＬＩＭＩＴは上限電圧値であり、異常放電発生電圧
値ｖＬＥＡＫよりも小さく設定する。交流電圧は、上限
電圧値ＶＬＩＭ＋Ｔ以下では振幅を増減して定電流制御
を行なう。交流電圧の振幅か上限電圧値ＶＬＩＭＩＴを
越える場合には、上限リミッタ回路１２ｂによって、振
幅を上限電圧値Ｖ　ＬＩＭＩＴに維持すると同時に、交
流電圧波形制御回路１６により、交流電圧の波形を、台
形波または矩形波形状に変更させ実効電流値を上げて、
交流の定電流値を維持する。

したがって、低湿時に帯電ローラ２のインピーダンスが
高くなり、定電流制御によってピーク間電圧Ｖｐｐが大
きくなっても、交流電圧の電圧振幅が上限電圧値ＶＬＩ
Ｍｆアを越える場合は、上限リミッタ回路１２ｂと交流
電圧波形制御回路１６によって、上限電圧値Ｖ　ＬＩＭ
ＩＴに維持され、異常放電発生電圧値ＶＬＥＡＫには達
しないのでリークによる異常放電が発生しない。

［第４実施例］　（第８・９図） 第８図に本発明の第４実施例を示す。前出と同符号は同
部材を示す。

本発明者らの研究実験によれば、交流電圧のピーク間電
圧Ｖｐｐが同じでも、バイアス電圧の直流電圧Ｖ。Ｃの
絶対値が大きいほどリークによる異常放電が発生しやす
いことがわかった。感光ドラム１の表面電位と帯電ロー
ラ２の電圧との電圧差が大きいほど、リークによる異常
放電か発生しやすい。バイアス電圧の直流電圧Ｖ。Ｃの
極性が負である場合、交流電圧の振幅が正方向の側に振
れた時の方がリークによる異常放電が発生しやすい。し
たがりて、交流電圧の電圧振幅のうち、直流電圧の極性
と反対の極性の側の電圧振幅にのみ、上限値を設けたも
のが本実施例である。

バイアス電源６は、交流電源１０と直流電源２０とから
なり、定電流制御された交流電圧と、定電圧制御された
直流電圧とを重畳したバイアス電圧を帯電ローラ２に印
加する。交流電源１０は発振回路１１、上限リミッタ回
路１２ｄ、昇圧トランス１３、定電流回路１４からなる
。

第９図に本実施例で帯電ローラ２に印加されるバイアス
電圧を示す。

バイアス電圧の直流電圧■Ｄｃの極性は負である。交流
電圧の振幅が正方向の側に振れ、ある電圧を越えたとき
リークによる異常放電が発生する。ｖＬＥＡＫはリーク
による異常放電が発生する電圧値である。ＶＬ、ＴＭＩ
アは上限電圧値であり、異常放電発生電圧値Ｖ　ＬＥＡ
Ｋよりも小さく設定する。交流電圧は、上限電圧値ＶＩ
ｊＭＩ７以下では振幅を増減して定電流制御を行なう。

ピーク間電圧ｖＰＰが大きくなり上限電圧値ｖＬ□２□
アを越える場合には、正方向の側の振幅は、上限リミッ
タ回路１２ｄによって上限電圧値Ｖ　ＬＩＭＩＴに維持
する。

従って、低湿時に帯電ローラ２のインピーダンスが高く
なり、定電流制御によってピーク間電圧ＶＰＰが大きく
なっても、上限リミッタ回路１２ｄによって正方向の側
の振幅が上限電圧値ｖＬ□ＭＩＴに維持され、異常放電
発生電圧値ＶＬＥＡＫには達しないのでリークによる異
常放電が発生しない。

本実施例では、交流電圧の振幅の正方向の側のみに上限
電圧値を設けたが、交流電圧の振幅の両側に上限電圧値
を設けても同様の効果がある。

［第５実施例コ　（第１０・１１図） 第１０図は本発明の第５実施例を示すもので、前出と同
符号は同部材を示す。

バイアス電１！６は、交流電源１０と直流電源２０とか
らなり、定電流制御された交流電圧と、定電圧制御され
た直流電圧とを重畳したバイアス電圧を帯電ローラ２に
印加する。交流電源１０は発振回路１１、上限リミッタ
回路１２ｃ、昇圧トランス１３、定電流回路１４、位相
制御回路１７からなる。

第１１図に本実施例で帯電ローラ２に印加されるバイア
ス電圧を示す。

バイアス電圧の直流電圧ｖＤＣの極性は負である。交流
電圧の振幅が正方向の側に振れ、ある電圧を越えたとき
リークによる異常放電か発生する。ｖＬＥＡＫはリーク
による異常放電が発生する電圧値である。ＶＬＩＭＩ７
は上限電圧値であり、異常放電発生電圧値ＶＬＥＡＫよ
りも小さく設定する。交流電圧は矩形波を用い、上限電
圧値ＶＬＩＭＩＴ以下では、デユーティ比を１１とし、
振幅を増減して定電流制御を行なう。交流電圧の振幅が
上限電圧値ＶＬＩＭＪＴを越える場合には、上限リミッ
タ回路１２ｃによって、振幅を上限電圧値ｖＬＩＭＩＴ
に維持すると同時に、位相制御回路１７により、交流電
圧の上限電圧値ＶＬＩＭｆアの側は位相を大きくとり、
他の側は位相が小さくなった分を振幅を大きくし、交流
の定電流値を維持する。

したがって、低湿時に帯電ローラ２のインビータンスが
高くなり、定電流制御によってど−り間型圧ｖＰＰが大
きくなっても、上限リミッタ回路１２ｃと位相制御回路
１７によって、交流電圧の振幅が上限電圧値ＶＬＩＭＩ
丁を越える場合は上限電圧値Ｖ　ＬＩＭＩ７に維持され
、異常放電発生電圧値ｖＬＥＡＫには達しないのでリー
クによる異常放電が発生しない。

なお、以上の実施例において帯電部材はローラ型に限ら
ず、ブレート型、ロッド型、パッド型など適宜の形状−
・形態のものとすることができる。

また本発明の帯電装置は以上の実施例のような像担持体
の帯電処理手段としてばかりでなく、像担持体と電圧を
印加した転写部材との間に転写材を導入して転写材背面
を帯電して像担持体側の可転写像を転写材側へ静電転写
させる接触式の転写帯電手段や、その他広く被帯電体を
帯電処理する装置として活用できる。

（発明の効果） 以上説明したように、帯電部材に印加する電圧に、定電
圧の直流電圧と定電流の交流電圧を重畳した電圧を用い
、交流電圧の電圧振幅に上限値を設けて印加させる手段
を有することにより、環境条件によって帯電部材のイン
ビータンスが変動しても、印加電圧か高くなり過ぎるこ
とを防止し、−置板帯電体上に帯電した電荷がリークし
局部的な異常放電を生じることを防止する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図・第２図・第３図は夫々第１実施例の制御回路ブ
ロック図、印加されるバイアス電圧図、帯電特性グラフ
。 第４図・第５図は第２実施例の制御回路ブロック図と、
印加されるバイアス電圧図。　　２第６図・第７図は第
３実施例の制御回路ブロック図と、印加されるバイアス
電圧図。 第８図・第９図は第４実施例の制御回路ブロック図と、
印加されるバイアス電圧図。 第１０図・第１１図は第５実施例の制御回路ブロック図
と、印加されるバイアス電圧図。 第１２図・第１３図・第１４図は夫々従来の接触方式の
帯電装置例の概略図と帯電特性説明図。 １は被帯電体としての感光ドラム、２は帯電部材として
の帯電ローラ、６はバイアス電源、１０は交流電源、２
０は直流電源。 特許出願人　　　キャノン株式会社 第１図 第２図 第　３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被帯電体に電圧を印加した帯電部材を当接させて
   被帯電体を帯電させる帯電装置において、帯電部材に印
   加するバイアス電圧に、定電圧制御の直流電圧と定電流
   制御の交流電圧を重畳したバイアス電圧を用い、交流電
   圧の電圧振幅に上限値を設けて印加させる手段を有する ことを特徴とする帯電装置。