JPH04240670A - 帯電装置及びこれを備えた画像形成装置 - 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、例えば電子複写機・静
電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に帯電処理（除
電処理も含む）する手段として有効な帯電装置に関する
。

【０００２】［背景技術］従来、上記例のような像担持
体等の被帯電体の面を所定の電位・極性に均一帯電処理
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
トロン等のワイヤ電極及びシールド電極を有するコロナ
放電器が広く利用されている。

【０００３】しかし、コロナ放電器はオゾン等のコロナ
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。

【０００４】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帯電手段・装置の利用が検討さ
れている。

【０００５】接触帯電は、電圧（例えば１〜２ＫＶ程度
の直流電圧或いは直流電圧と交流電圧の重畳電圧等）を
印加した帯電部材を像担持体等の被帯電体面に所定の押
圧力をもって当接させて被帯電体面を所定の電位に帯電
させるもので、本出願人も特開昭６３−１４９６６９号
公報にて、直流電圧を帯電部材に印加した時の帯電開始
電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する振動電界を帯電
部材と被帯電体との間に形成することにより被帯電体の
帯電を均一にする手段を開示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような接触帯電装置を、像担持体としての感光体の帯電
面にライン走査で画像情報の書き込みをして静電潜像を
形成する画像形成装置、例えばレーザービームプリンタ
の帯電手段として採用した時、以下のような問題がある
。副走査方向に高密度で等間隔のレーザーの照射・非照
射の繰り返しの画像パターンを出力すると、接触帯電部
材に印加する交流電圧の周波数と画像パターンの空間周
波数とが近くなると画像面に干渉縞が発生してしまうこ
とがある。本問題は、交流電圧の周波数を十分高周波に
すれば解決可能であるが、そのために接触帯電が故に帯
電部材と感光体との間に形成される振動電界がこれらを
振動させることで振動音が発生しやすくなる。特に、こ
れはオフィス環境等において、プリンタ動作時の騒音を
低減するためにはきわめて不都合である。

【０００７】さらに、帯電部材を感光体に当接状態で放
置すると帯電部材の変形が生じたり、特に帯電部材とし
てゴムを用いるとゴムからしみ出した可塑剤の感光体へ
の付着により感光体が劣化したり、画像ボケが生じたり
することがあった。

【０００８】そこで、帯電部材を感光体に近接させて帯
電を行なう帯電装置も考案されているが、十分な帯電均
一性が得られないという問題が生じた。

【０００９】（発明の目的）本発明は、上記の問題点に
鑑み成されたものであり、帯電による振動音の発生を防
止した帯電装置及び画像形成装置を提供することを目的
とする。

【００１０】また、本発明は、均一で安定した帯電を行
なえる帯電装置及び画像形成装置を提供することを目的
とする。

【００１１】（発明の構成）上記目的を達成するために
、本発明によれば、被帯電体に微小間隙を介して対向し
て被帯電体を帯電する帯電部材と、前記被帯電体及び前
記帯電部材の間に振動電圧を印加する電圧印加手段と、
を有する帯電装置において、前記帯電部材は抵抗層を備
え、前記抵抗層の前記振動電圧に対するリアクタンスが
前記抵抗層の抵抗よりも小さいことを特徴とするもので
ある。

【００１２】また、本発明によれば像担持体と、像担持
体に微小間隙を介して対向して前記像担持体を帯電する
帯電部材と前記像担持体及び前記帯電部材の間に振動電
圧を印加する電圧印加手段とを備えた帯電装置と、を有
する画像形成装置において、前記帯電部材は抵抗層を備
え、前記抵抗層の前記振動電圧に対するリアクタンスが
前記抵抗層の抵抗よりも小さいこと特徴とするものであ
る。

【００１３】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明する
。

【００１４】図１は、本発明の画像形成装置の断面図を
示すものである。図中１は被帯電体としての感光ドラム
であり、アルミニウム等の導電性基体１ａの外周面にＯ
ＰＣ感光体層１ｂを形成してなるものであり矢印ａ方向
に所定の速度で回転移動する。

【００１５】２は上記の感光ドラム表面に微小間隙Ｚを
介して対向したローラ形状の帯電部材であり、帯電領域
外の長手方向両端に設けられた絶縁性スペーサ（不図示
）によって微小間隙Ｚに保持される。

【００１６】３は帯電部材２に電圧を印加する電源であ
り、帯電部材２への直流電圧印加時の帯電開始電圧の２
倍以上のピーク間電圧をもつ振動電圧を発生するもので
ある。

【００１７】上記帯電部材２により均一に帯電された感
光ドラム１は、画像情報に応じて露光手段により光照射
Ｌを受け、像露光される。本実施例では、露光手段は画
像情報に基づく電気信号により変調されたレーザビーム
スキャナ（不図示）を用いている。像露光を受けて静電
潜像が形成された感光ドラム１は、現像器４によりトナ
ーで現像される。感光ドラム１上のトナー像は、転写手
段としての転写ローラ５によりシート状の転写材Ｓへ転
写される。この時転写ローラ５には転写用電圧が印加さ
れる。転写後転写材Ｓは定着器７によりトナー像が定着
される。一方、転写後の感光ドラム１は、クリーニング
装置６により残留トナーがクリーニングされ繰り返し画
像形成が行なわれる。

【００１８】図１に示すように、感光ドラム１と帯電装
置の帯電部材である帯電ローラ２とクリーニング装置６
と現像装置４は、プロセスユニット８に支持され、この
プロセスユニット８は画像形成装置本体に対して着脱可
能となっている。プロセスユニット８の着脱動作は、画
像形成装置本体のガイド９に沿って摺動させて行なわれ
る。なお、上記現像器４はプロセスユニット８と別体で
あっても良い。また、プロセスユニット８は少なくとも
像担持体としての感光ドラム１と帯電部材としての帯電
ローラ２とを備えていれば良い。

【００１９】次に帯電装置について更に説明する。図２
は、この帯電装置の断面図を示す。

【００２０】帯電部材としての帯電ローラ２は感光ドラ
ム１に対して１ｍｍ以下の所定の空隙を設けている。帯
電ローラ２は鉄、ステンレスなどの芯金２ａとゴム、プ
ラスチック、あるいはゴム、プラスチックに導電性微粉
を混ぜたもの等からなる抵抗層２ｂと、芯金２ａの軸方
向において抵抗層２ｂの両端部側に一体に具備された絶
縁性部材からなるスペーサーリング２ｃにより構成され
、抵抗層２ｂは感光ドラム１に対向配置される。帯電ロ
ーラ２は感光ドラム１の回転にともない矢印ｂ方向に従
動回転する。３は、この帯電ローラ２に電圧を印加する
電源部で直流電圧ＶＤＣと交流電圧ＶＡＣを重畳した振
動電圧（ＶＤＣ＋ＶＡＣ）を芯金２ａに供給する。

【００２１】電源３により帯電ローラ２に印加される振
動電圧は、帯電ローラ２に直流電圧のみを印加した時の
帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有することが
望ましい。

【００２２】この帯電開始電圧は、帯電部材である帯電
ローラ２に直流電圧のみを印加した時あらかじめ電位が
０であった被帯電体である感光体が帯電を開始した印加
直流電圧値である。この帯電開始電圧は、感光体の感光
層の材料や層厚等、被帯電体の種類や被帯電体と帯電部
材との空隙により異なるが、本発明者等の研究実験の結
果、帯電部材と被帯電体との間に帯電開始電圧の２倍以
上のピーク間電圧を有する電圧を印加することにより両
者の間に振動電界が形成され、帯電均一性が得られるこ
とがわかった。これは帯電部材と被帯電体との間の振動
電界の形成、すなわち電荷の転移、逆転移が生じるから
である。また、帯電部材と被帯電体との間に帯電開始電
圧の２倍より小さいピーク間電圧を印加しても被帯電体
には斑点状の帯電ムラが生じ易い。

【００２３】上述した振動電圧とは、周期的にその電圧
値が変化する電圧でありその波形としては正弦波の他に
三角波、矩形波でも良く、直流電源を周期的にＯＮ、Ｏ
ＦＦすることにより形成される矩形波電圧でも良いのは
もちろんである。

【００２４】以上の構成において、帯電ローラ２と感光
体１間の空隙を８０μｍに設定し、感光体１を周速２４
ｍｍ／ｓｅｃで回転させ、電源３から−６００Ｖの直流
電圧と周波数１ＫＨｚの交流電圧を印加し、交流成分の
ピーク間電圧を変えながら帯電ローラ２の抵抗層２ｂの
ある時とない時とで感光体１の表面電位を測定した結果
を図３に示す。帯電ローラ２の抵抗層としては厚さ５０
０μｍのセルロースを用いた。この時芯金２ａと抵抗層
２ｂ表面間の抵抗は２６ＭΩ／ｃｍ２であった。

【００２５】図２によれば抵抗層の有無に関係なくＡＣ
電圧を上げてゆけば表面電位は上がる。

【００２６】しかしながら、抵抗層のない場合はＡＣ電
圧を上げても帯電が均一にならず表面電位の変動がはげ
しい。それに比べて抵抗層のある場合はＡＣ電圧の上昇
にともない表面電位の変動が少なくなり均一に帯電が行
なわれる。

【００２７】抵抗層２ｂの抵抗値を上げると帯電均一性
が得られるがそのかわりに高いＡＣ電圧が必要となる。 これは抵抗層２ｂにより帯電ローラ２表面のＡＣ電圧が
減衰するためである。

【００２８】これを防止するには、帯電ローラ２の抵抗
層２ｂの芯金２ａと抵抗層２ｂ表面間の静電容量を大き
くすればよい。

【００２９】本帯電装置の等価回路として図４のモデル
を考える。Ｒｒは帯電ローラの抵抗値、Ｃｒは帯電ロー
ラの静電容量、ＣＡは空隙の静電容量、Ｃｄはドラムの
静電容量である。

【００３０】このとき帯電ローラの抵抗層の振動電圧に
対するリアクタンスが抵抗層の抵抗よりも小さい、即ち

【００３１】

【外１】 とすると感光ドラムの帯電ムラに対してならし効果のあ
る振動電圧（交流電圧）ＶＡＣはほとんど抵抗層２ｂで
ロスすることなく感光ドラム１にかけることができる。 また、抵抗層の抵抗を大きくして感光ドラム１のピンホ
ールへリークして生じるすじ状の電荷抜けを防止できる
と共に抵抗層の静電容量により感光ドラムの帯電ムラを
ならす効果のある交流電圧を帯電部材で減衰することな
く感光ドラムへ印加できる。上記不等号は１ケタ以上違
うことが望ましい。

【００３２】さらに、帯電部材の静電容量が感光ドラム
の静電容量よりも大きいと交流電圧の帯電部材のリアク
タンスはドラムのリアクタンスより小さくなるので交流
電圧を帯電部材で減衰することなくドラムへかけられ、
好ましい。

【００３３】表１に示すように例えば厚さ３０μｍのＰ
ＶｄＦにより帯電ローラ１００の抵抗層２ｂを作成する
と、ローラ抵抗は５３ＭΩ／ｃｍ２、静電容量は１００
０ｐＦ／ｃｍ２である。

【００３４】また、前述の膜厚５００μｍのセルロース
による帯電ローラ１０１は抵抗２６ＭΩ／ｃｍ２、静電
容量４０ｐＦ／ｃｍ２である。これらのＡＣ周波数１Ｋ
Ｈｚでの均一帯電の得られる最小のＡＣ電圧はＰＶｄＦ
帯電ローラ１００で２．６ＫＶｐ−ｐセルロース帯電ロ
ーラ１０１で３．０ＫＶｐ−ｐであった。

【００３５】すなわち、抵抗層２ｂの静電容量をより大
きくすることでより低いＡＣ電圧で均一帯電を得られる
。

【００３６】

【表１】

【００３７】上記抵抗層２ｂの抵抗は、好ましくは１Ｍ
Ω／ｃｍ２〜５００ＭΩ／ｃｍ２であり、１ＭΩ／ｃｍ
２より小さいと帯電ムラが多少みられ、５００ＭΩ／ｃ
ｍ２より大きいと大きい電源が必要となると共にリーク
の危険性が生じる。また、電源３の周波数は、好ましく
は１００Ｈｚ〜１０ＫＨｚであり１００Ｈｚより小さい
とローラ軸方向に沿った帯電ムラが生じ易く、１０ＫＨ
ｚより大きいとやはり電源に負担が生じる。

【００３８】帯電部材の他の実施例を図５、図６に示す
。

【００３９】図５・図６は帯電部材としてブレード型の
ものを用いた例を示している。

【００４０】１１は帯電部材としての帯電ブレードで、
金属からなるブレード基体１１ａと抵抗層１１ｂからな
る。

【００４１】この帯電ブレード１１の長手方向両端側を
夫々スペーサ部材１２・１２にビス１３・１３で固定し
て取付けてある。スペーサ部材１２・１２は不図示の不
動部材に支持させてある。帯電ブレード１１と感光ドラ
ム１との隙間ｔはスペーサ部材１２・１２によって規定
される。帯電ブレード１１に対する電源３による電圧印
加はリード線９ａで直接的になされる。

【００４２】この様に帯電部材１１は可動しない構成に
なっているので、電気接点部でのノイズの発生を押える
ことが出来るようになる。

【００４３】本実施例においても帯電ブレードの抵抗層
の振動電圧に対するリアクタンスが抵抗層の抵抗よりも
小さくすることで振動電圧はほとんど抵抗層１１ｂでロ
スすることなく感光ドラム１にかけることができるのは
もちろんである。

【００４４】本実施例においても帯電部材として帯電ロ
ーラを用いた場合と同様に帯電が安定して帯電均一性が
得られる。

【００４５】以上に示したように、帯電部材は被帯電体
である感光体に対して微小間隙を介しているために帯電
音がほとんど発生することがないと共に帯電部材の変形
、可塑剤の感光体への付着がない。

【００４６】また、微小間隙は１ｍｍを越えると均一帯
電に必要な感光体、帯電部材間のピーク間電圧が非常に
大きくなり、感光体が絶縁破壊を起こしてリークし易く
なるので１ｍｍ以下とするのが好ましい。

【００４７】さらに、感光体としてはＯＰＣのみならず
、セレン、アモルファスシリコンを用いることも可能で
ある。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被帯電体と帯電部材とを微小間隙を介して対向させて両
者の間に振動電圧を印加し、帯電部材に抵抗層を設けた
ことにより帯電音を低減でき、安定した均一の帯電を得
ることができる。

【００４９】また、抵抗層の振動電圧に対するリアクタ
ンスを抵抗層の抵抗よりも小さくすることにより低いピ
ーク間電圧を有する振動電圧で均一帯電を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す断面図
である。

【図２】本発明の帯電装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図３】帯電部材と感光ドラムとの間に印加する交流電
圧と感光ドラム表面電位との関係を示すグラフである。

【図４】本発明の帯電装置の等価回路図である。

【図５】本発明の帯電装置の他の実施例を示す正面図で
ある。

【図６】図１の帯電装置の断面図である。

【符号の説明】

１　　感光体 ２　　帯電ローラ ３　　電源 １１　　帯電ブレード ２ｃ、１２　　スペーサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被帯電体に微小間隙を介して対向して
   被帯電体を帯電する帯電部材と、前記被帯電体及び前記
   帯電部材の間に振動電圧を印加する電圧印加手段と、を
   有する帯電装置において、前記帯電部材は抵抗層を備え
   、前記抵抗層の前記振動電圧に対するリアクタンスが前
   記抵抗層の抵抗よりも小さいことを特徴とする帯電装置
   。
2. 【請求項２】　　像担持体と、像担持体に微小間隙を介
   して対向して前記像担持体を帯電する帯電部材と前記像
   担持体及び前記帯電部材の間に振動電圧を印加する電圧
   印加手段とを備えた帯電装置と、を有する画像形成装置
   において、前記帯電部材は抵抗層を備え、前記抵抗層の
   前記振動電圧に対するリアクタンスが前記抵抗層の抵抗
   よりも小さいことを特徴とする画像形成装置。