JPH04237077A - 帯電装置、及びそれを用いた画像形成装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被帯電体に導電性弾性
部材を当接させ、この導電性弾性部材に電圧を印加して
被帯電体を帯電させる装置及びこれを用いた画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、電子写真法・静電記録法等を利
用した複写機やプリンタなどの画像形成装置を例にして
説明する。

【０００３】この種の画像形成装置は電子写真感光体や
静電記録誘電体等の像担持体面を所定の極性・電位に帯
電処理する１次帯電工程を含む作像プロセス手段、更に
は像担持体に形成担持させた可転写像を転写材に転写す
る転写工程を含む作像プロセス手段により画像形成が実
行される。

【０００４】１次帯電工程や転写工程の実行機器として
は従来より非接触方式であるコロナ放電器が利用されて
いるが、高圧電源を必要とする、オゾン等のコロナ生成
物の発生がある、等の問題点があった。

【０００５】近年は、電圧を印加した導電性のローラ部
材・ブレード部材等の帯電部材を被帯電体（像担持体や
転写材）の面に当接させ、この帯電部材に電圧を印加し
て被帯電体を帯電する接触方式の帯電装置がコロナ放電
器に代えて用いられるようになってきた。この接触帯電
装置は、電源の低圧化が図れる、オゾン等のコロナ放電
生成物の発生が極めて少ない、等の利点を有する。接触
帯電の帯電原理等は既に公知に属するからその説明は省
略する。

【０００６】図６に１次帯電手段と転写手段に接触帯電
装置を用いた転写式電子写真プロセスの画像形成装置例
を示した。

【０００７】１は像担持体としての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。

【０００８】２は回転感光ドラム１の周面を所定の極性
・電位に１次帯電する接触帯電部材としての帯電ローラ
である。この帯電ローラ２は導電性の芯金４と、その外
周に金型成形等でローラ状に一体成形した導電性弾性部
材３（導電性ゴムなど）とからなり、この帯電ローラ２
は加圧バネ７により感光ドラム１に押圧付勢されてニッ
プＮを形成して感光ドラム１面に圧接されている。本例
の場合この帯電ローラ２は感光ドラム１の回転に従動回
転する。

【０００９】この帯電ローラ２には接点板バネ５・芯金
４を介してバイアス電源６より電圧が印加され、回転感
光ドラム１の表面が所定の極性・電位に１次帯電される
。回転感光ドラム１は１次帯電された後に、不図示の露
光手段により原稿の反射光や画像変調されたレーザー光
による画像露光Ｌを受けることで静電潜像が形成され、
その潜像が現像装置２０で可転写のトナー画像として顕
像化される。

【００１０】そのトナー画像は感光ドラム１と転写手段
としての転写帯電ローラ２１との間のニップ部（転写部
）に不図示の給紙部からタイミング給送された転写材Ｐ
の面に転写されていく。

【００１１】転写帯電ローラ２１は１次帯電ローラ２と
同じく導電性の芯金２３とその外周に金型成形等でロー
ラ状に一体成形した導電性弾性部材２２とからなり、感
光ドラム１に所定の押圧力で圧接され、感光ドラム１と
ほぼ同じ周速で順方向に回転する。この転写帯電ローラ
２１にはバイアス電源２４によりトナーとは逆極性のバ
イアス電圧が印加され、感光ドラム１と転写帯電ローラ
２１との圧接ニップ部に給送された転写材Ｐの裏面が帯
電されることで感光ドラム１側のトナー画像が転写材Ｐ
面側へ静電転写される。

【００１２】トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは除電
器２５で除電され、感光ドラム１面から分離されて不図
示の定着手段へ搬送されて画像形成物（コピー、プリン
ト）として出力される。転写後の感光ドラム１面は残留
トナーやその他の付着物がクリーニング装置２６により
除去されて清浄面化され繰り返して作像に供される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】接触帯電装置において
、帯電部材２・２１の導電性弾性部材３・２２は雰囲気
の湿度によってインピーダンスに変動をきたすので、バ
イアス電源６・２４の印加電圧Ｖと帯電電流Ｉの関係を
示すＶ−Ｉ特性が図７に示すように環境条件で大きく異
なるという不都合があった。この環境条件の変化は、帯
電部材を上述例のように一次帯電部材２や転写帯電部材
２１として用いた際に、以下のような問題となる。

【００１４】１）１次帯電部材に用いた場合被帯電体と
しての感光ドラム１を一様に帯電するには感光ドラム１
と１次帯電部材としての帯電ローラ２との成すニップＮ
に一定の電圧を供給すればよい。このためバイアス電源
６には定電圧電源が用いられるが、導電性弾性部材３の
インピーダンスが環境により異なり、帯電電流Ｉも変動
するため、ニップＮの電圧が環境により変動する結果、
感光ドラム１の表面電位が変動し、最終画像の濃度や線
幅などが変化する、という不具合を生じる。

【００１５】また、バイアス電源６を定電流電源とした
場合には、常温常湿時に比べて低温低湿時には印加電圧
Ｖが高くなりすぎて、一旦感光ドラム１上に帯電した電
荷がリークして局部的な帯電不良を生じたり、高温高湿
時には印加電圧Ｖが低くなりすぎて帯電不良となるとい
う不具合がある。

【００１６】２）転写帯電部材に用いた場合バイアス電
源２４を定電圧電源とした場合には、常温常湿の環境で
は適度の転写性能を得る場合でも、低温低湿時には転写
材への電荷供給が不足して転写不良となり、高温高湿時
には電荷供給が過剰となり、転写材の有無による感光ド
ラム１の帯電メモリができるようになり、画像上に汚れ
を生じる問題がある。

【００１７】また、バイアス電源６を定電流電源とした
場合には、常温常湿時に比べて低温低湿時には印加電圧
Ｖが高くなりすぎて転写材を突き抜けてトナーが本来の
荷電極性とは逆の極性に帯電されて画像乱れを生じたり
、高温高湿時には印加電圧Ｖが低くなりすぎて転写不良
となる、という不都合がある。

【００１８】そこで本発明は環境条件によって接触帯電
部材の導電性弾性部材のインピーダンスが変動しても、
その変動を実用上問題にならない範囲に収めるようにし
て安定した帯電特性を保持させるようにすることで、上
記のような問題を解消することを目的とするものである
。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする帯電装置、及びそれを用いた画像形成装置であ
る。 （１）被帯電体に導電性弾性部材を当接させ、この導電
性弾性部材に電圧を印加して被帯電体を帯電させる帯電
装置において、被帯電体への導電性弾性部材の当接圧を
変化させる手段を有することを特徴とする帯電装置。 （２）像担持体に導電性弾性部材を当接させ、この導電
性弾性部材に電圧を印加して像担持体を帯電する工程を
含む作像手段により画像形成を実行する画像形成装置に
おいて、像担持体への導電性弾性部材の当接圧を変化さ
せる手段を有することを特徴とする画像形成装置。 （３）作像手段により可転写像が形成される像担持体に
導電性弾性部材を当接させ、この導電性弾性部材に電圧
を印加すると共に、像担持体と導電性弾性部材との間に
転写材を通過させることにより像担持体側の形成可転写
像を転写材に転写させて画像形成を行なう画像形成装置
において、像担持体への導電性弾性部材の当接圧を変化
させる手段を有することを特徴とする画像形成装置。

【００２０】

【作用】本発明者らの研究実験によれば、接触帯電部材
としての導電性弾性部材と被帯電体との当接圧と、印加
電圧Ｖと帯電電流Ｉとの間には図２のＶ−Ｉ特性関係が
ある。即ち同じ印加電圧Ｖでも当接圧を高くすると帯電
電流Ｉが高くなる、あるいは当接圧を低くすると帯電電
流Ｉが低くなる。これは当接圧を高くすると、被帯電体
と導電性弾性材との成すニップ部の面積が大きくなり、
インピーダンスが低下して電流が流れ易くなるためと考
えられる。

【００２１】また本発明者らの研究実験によれば、接触
帯電部材としての導電性弾性部材の弾性硬度が雰囲気に
よって変化するためニップ部の面積が変化し、同じ当接
圧でも高温高湿時にはニップ部面積が大きくなりインピ
ーダンスが小さくなる、逆に低温低湿時には小さくなり
インピーダンスが大きくなる。

【００２２】本発明は上記を基礎にしてなされたもので
、前記のように接触帯電部材としての導電性弾性部材の
被帯電体への当接圧を変化させる手段を具備させて、環
境変動によりインピーダンスが変化してもそれに応じて
当接圧変化手段で導電性弾性部材の被帯電体への当接圧
を変化させることで、前述図２のＶ−Ｉ特性関係から帯
電電流の変動、或いは印加電圧の高くなりすぎ又は低く
なりすぎを押えることができる。つまり導電性弾性部材
のインピーダンスの変動を実用上問題にならない範囲に
収め安定した帯電特性を保持させることが可能となる。

【００２３】

【実施例】〈第１実施例〉（図１）本実施例は前述図６
の帯電ローラ２について本発明を適用した例である。加
圧バネ７の一端を帯電ローラ２の芯金４に、他端をバネ
支持台８に当接させて該加圧バネ７により帯電ローラ２
を感光ドラム１に押圧している。バネ支持台８はレール
９に上下移動可能に保持され、カム１０の回転により上
下に移動して、加圧バネ７の加圧力を変化させる。これ
により帯電ロ−ラ２の感光ドラム１への当接圧を変化さ
せることが出来る。制御装置１２は帯電ローラ２の近傍
もしくは画像形成装置内の適所に配された湿度検出器１
３により検出された湿度に対応した制御信号を出力する
。カム１０は、制御装置１２からの制御信号によりモー
タ１１が駆動されることで回転されて制御信号に対応し
た回転角位置に保持される。即ちバネ支持台８が制御信
号に対応した高さ位置に保持されて帯電ローラ２の感光
ドラム１に対する当接圧が湿度検出器１３で検出される
環境状態に応じて調整される。

【００２４】而して、バイアス電源６を定電流電源とし
、前述図２のＶ−Ｉ特性にもとづいて、常温常湿時には
標準の当接圧になる制御信号を制御装置１２から出力さ
せ、低温低湿時、例えば３０％ＲＨ以下の場合には、当
接圧を高くする制御信号を出力させ、高温高湿時、例え
ば７０％ＲＨ以上の場合には当接圧をひくくする制御信
号を出力させて、帯電ローラ２の感光ドラム１に対する
当接圧を自動的に変化させるものである。

【００２５】このように構成することにより、低温低湿
時に帯電ローラ２の導電性弾性部材３のインピーダンス
が高くなり、印加電圧Ｖが高くなりすぎる時に、帯電ロ
ーラ２の当接圧を高くすることによりインピーダンスを
下げて印加電圧Ｖを低くし、局部的な帯電不良が生じる
のを防止することが出来る。また、高温高湿時に印加電
圧Ｖが低くなりすぎる時に、帯電ローラ２の当接圧を低
くすることにより印加電圧Ｖを高くし、帯電不良が生じ
るのを防止することが出来る。

【００２６】帯電ローラ２に対する印加バイアスは直流
電圧のみでもよいが、直流電圧と交流電圧を重畳した振
動電圧を印加するのが効果的である。好ましくは被帯電
体としての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振動電圧
を印加する。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。交流バイアスの波形としては正
弦波・矩形波・三角波等適宜使用可能である、また例え
ば直流電源を周期的にＯＮ・ＯＦＦすることによって形
成された矩形波の電圧であってもよい。

【００２７】〈第２実施例〉（図３）本実施例はバイメ
タルを利用して帯電ローラ２の感光ドラム１に対する当
接圧を変化させるようにした例である。７ａは帯電ロー
ラ２を感光ドラム１に当接させる、バイメタルで作られ
た加圧バネである。加圧バネ７ａはバイメタルの性質を
利用し、高温高湿時には帯電ローラ２の感光ドラム１に
対する当接圧が小さくなり、低温低湿時には大きくなる
ようなバネ特性にする。バイアス電源６は定電流電源と
する。

【００２８】前述したように接触帯電部材としての帯電
ローラ２の導電性弾性部材３の弾性硬度が雰囲気の温度
によって変化するためニップＮの面積が変化し、同じ当
接圧でも高温高湿時にはニップ面積が大きくなりインピ
ーダンスが小さくなる、逆に、低温低湿時には小さくな
りインピーダンスが大きくなる。

【００２９】そこでこのように構成することにより、高
温高湿時に導電性弾性部材３の弾性硬度が低下しニップ
Ｎの面積が大きくなり印加電圧Ｖが低くなりすぎる時に
は、バイメタル製の加圧バネ７ａの作用で当接圧が低く
なり、ニップ面積の変化が抑されられて印加電圧Ｖの低
下が抑制され、帯電不良が生じるのが防止される。また
低温低湿時にニップＮが小さくなる時には、当接圧が高
くなりニップ面積の変化が抑えられて印加電圧Ｖの上昇
が抑制され、局部的な帯電不良が生じるのが防止される
。

【００３０】なお、加圧バネ７ａとしては、バイメタル
に限らず、環境の温度または湿度によってバネ特性が変
化する材料を使うことにより、同様の効果が得られる。

【００３１】〈第３実施例〉（図４）本実施例において
、１４は感光ドラム１の回転支持軸、１５は回転支持軸
１４と帯電ローラ２の芯金４との軸間距離Ｌを一定に保
つ軸間保持板である。この軸間距離Ｌは感光ドラム１の
半径と帯電ローラ２の半径の和よりも小さくし、帯電ロ
ーラ２は感光ドラム１に押圧されニップＮを形成する。

【００３２】上記軸間保持板１５はＡＢＳ樹脂などの環
境の温度や湿度により膨張あるいは収縮する樹脂材料で
作られ、高温高湿時には膨張して軸間距離Ｌが大きくな
り、低温低湿時には収縮して軸間距離Ｌが小さくなる。 バイアス電源６は定電流電源である。

【００３３】このように構成することにより、高温高湿
時に帯電ローラ２のインピーダンスが低下するとき、軸
間保持板１５が膨張して軸間距離Ｌが大きくなる。この
結果、帯電ローラ２の感光ドラム１への当接圧が低くな
り、感光ドラム１に押圧された帯電ローラ２のニップＮ
が小さくなって接触面積が小さくなり、印加電圧Ｖの低
下が抑制される。

【００３４】逆に、低温低湿時には軸間保持板１５が収
縮して軸間距離Ｌが小さくなり、感光ドラム１に押圧さ
れた帯電ローラ２のニップＮが大きくなって接触面積が
増大するため、印加電圧Ｖが高くなりすぎるのが抑制さ
れる。しがたって、高温高湿時に帯電不良が生じるのを
防止することができ、低温低湿時に局部的な帯電不良が
生じるのを防止することができる。

【００３５】〈第４実施例〉（図５）本実施例において
、１７は加圧ネジ、１６は装置本体の一部で加圧ネジ１
６を嵌合支持する板部材であり、この加圧ネジ１６のね
じ込み量を調節することにより、帯電ローラ２の感光ド
ラム１への当接圧を変化させるもので、加圧ネジ１６の
ツマミ部などに目盛りを設け、環境の温度や湿度に応じ
て装置使用者が適宜調整する。

【００３６】このように構成することにより、高温高湿
時に帯電ローラ２のインピーダンスが低下するとき、使
用者が加圧ネジ１６のねじ込み量を調節し、帯電ローラ
２の感光ドラム１への当接圧を低くしてニップＮの面積
を小さくし、印加電圧Ｖの低下を抑制する。

【００３７】逆に、低温低湿時には当接圧を高くしてニ
ップＮの面積を大きくし、印加電圧Ｖが高くなりすぎる
のを抑制する。したがって、高温高湿時に帯電不良が生
じるのを防止することができ、低温低湿時に、局部的な
帯電不良が生じるのを防止することができる。

【００３８】なお、加圧ネジ１６と帯電ローラ２の芯金
４との間に加圧バネを設けても同様の効果が得られ、当
接圧の微調整が可能となる。

【００３９】以上の各実施例は１次帯電ローラ２につい
ての適用例であるが、転写帯電ローラ２１についても同
様に適用して効果が得られる。また接触帯電部材はロー
ラ型に限らず、ブレード型、ブロック型、ロッド型など
任意の形状のものにすることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、接触帯電
部材としての導電性弾性部材の被帯電体への当接圧を変
化させる当接圧変化手段を設けたので、環境条件によっ
て導電性弾性部材のインピーダンスが変動しても、導電
性弾性部材の被帯電体への当接圧を変化させてインピー
ダンスの変動を実用上問題にならない範囲に収めること
ができ、安定した帯電特性が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例装置の概略構成図

【図２】帯電特
性図

【図３】第２の実施例装置の概略構成図

【図４】第３の
実施例装置の概略構成図

【図５】第４の実施例装置の概
略構成図

【図６】接触帯電装置を用いた画像形成装置の
一例の概略構成図

【図７】従来のローラ帯電装置の帯電特性図

【符号の説明】

１　　　　被帯電体としての感光ドラム２　　　　帯電
ローラ ３　　　　導電性弾性部材 ４　　　　芯金 ６　　　　バイアス電源 ７　　　　加圧バネ ２１　　　　転写帯電ローラ ２２　　　　導電性弾性部材 ２３　　　　芯金 ２４　　　　バイアス電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被帯電体に導電性弾性部材を当接させ
   、この導電性弾性部材に電圧を印加して被帯電体を帯電
   させる帯電装置において、被帯電体への導電性弾性部材
   の当接圧を変化させる手段を有することを特徴とする帯
   電装置。
2. 【請求項２】　　像担持体に導電性弾性部材を当接させ
   、この導電性弾性部材に電圧を印加して像担持体を帯電
   する工程を含む作像手段により画像形成を実行する画像
   形成装置において、像担持体への導電性弾性部材の当接
   圧を変化させる手段を有することを特徴とする画像形成
   装置。
3. 【請求項３】　　作像手段により可転写像が形成される
   像担持体に導電性弾性部材を当接させ、この導電性弾性
   部材に電圧を印加すると共に、像担持体と導電性弾性部
   材との間に転写材を通過させることにより像担持体側の
   形成可転写像を転写材に転写させて画像形成を行なう画
   像形成装置において、像担持体への導電性弾性部材の当
   接圧を変化させる手段を有することを特徴とする画像形
   成装置。