JPH04240671A - 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、電子写真複写機、同プ
リンタ等の電子写真装置や静電記録装置のような画像形
成装置及び画像形成装置に適用可能な帯電装置に関する
ものである。

【０００２】［背景技術］従来電子写真装置には、感光
体表面を所定の電位に均一帯電するためにワイヤー電極
とシールド電極を主構成部材とするコロナ放電器が広く
用いられてきた。しかしながらコロナ放電器は、４〜８
ＫＶの高電圧をワイヤー電極に印加することが必要であ
ること、さらに放電によって発生するオゾンを除去する
ために装置にオゾンフィルターを設けなければならない
等の種々の問題点があった。

【０００３】近年これらの問題点を解決するために、新
規な帯電法として感光体等の被帯電体に電圧を印加した
帯電部材を接触させて帯電を行なう接触帯電方法が提案
され実用化されつつある。

【０００４】本出願人等も、先に特開昭６３−１４９６
６９号公報にて接触帯電方法を提案した。これは感光体
表面に接触させた導電性部材に振動電圧を印加し、繰り
返し帯電・逆帯電を行なうことによって帯電の均一化を
はかるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記接
触帯電法に関して、更なる検討のうえ次の様な結果を得
た。

【０００６】即ち、上記接触帯電法によりレーザービー
ムプリンタの感光体の帯電を行なうと副走査方向にレー
ザーの照射・非照射の繰り返し細密パターンがある場合
、その画像パターン周波数と接触帯電器に印加される交
流周波数との関係によっては（具体的には似通った周波
数）現像画像にモアレ状のムラを生じることがある。 あるいはプロセススピードの増加すなわち感光体周速度
の増加にしたがって交流周波数の帯電ピッチムラを生じ
ることがある。これらの現象は、接触帯電器に印加する
交流周波数をあげることによって低減できる反面、接触
帯電器と感光体の間に形成される振動電界によってそれ
ら及び装置本体が振動して振動音を発生し特にオフィス
環境等においてプリンタ動作時の騒音を軽減するために
はきわめて不利である。

【０００７】さらに、接触帯電部材を感光体に当接状態
で放置すると、接触帯電部材の変形が生じたり、特に接
触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】（発明の目的）本発明は、上記の点に鑑み
成されたものであり、帯電による上記振動音の発生を防
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。

【０００９】また、本発明は均一で安定した帯電を行な
う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】（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を有する帯電装置におい
て、被帯電体に対する帯電開始電圧値の２倍以上のピー
ク間電圧値を有する電圧を被帯電体と帯電部材との間に
印加する手段を有することを特徴とするものである。

【００１１】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像担持体を帯電する帯電部
材を有する帯電装置と、を備えた画像形成装置において
、上記帯電装置は、像担持体に対する帯電開始電圧値の
２倍以上のピーク間電圧値を有する電圧を像担持体と帯
電部材との間に印加する手段を有することを特徴とする
ものである。

【００１２】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明する
。

【００１３】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、アルミニゥム等の導電性基体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。

【００１４】２は上記の感光ドラム表面に微小間隙Ｚを
介して対向した帯電部材としての導電性部材であり、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。導電性部材
２は金属・カーボン等の導電性粒子を分散したウレタン
等の弾性ゴムや樹脂を用いることができる。

【００１５】３は導電性部材２に電圧を印加する電源で
あり、導電性部材２へ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もつ振動電圧を発
生するものである。

【００１６】上記導電性部材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ービ
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。

【００１７】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。

【００１８】次に帯電部材が被帯電体である感光体を帯
電する帯電メカニズムについて図２を用いて説明する。

【００１９】図２の模型図に示すように導電性部材２と
感光体層１ｂとの間の微小間隙Ｚにかかる電圧Ｖｇは以
下の（１）で表わされる。

【００２０】

【外１】 Ｖａ：印加電圧（感光体と導電性部材との間に印加され
る電圧） Ｖｃ：感光体表面電位 Ｚ：空隙 Ｌｓ：感光体層厚み Ｋｓ：感光体層比誘電率

【００２１】一方、空隙Ｚにおける放電現象はパッシェ
ンの法則により、Ｚ＝８μ以上では放電開始電圧Ｖｂは
次の１次式（２）で近似できる。

【００２２】Ｖｂ＝３１２＋６．２Ｚ…（２）Ｖｂ＝Ｖ
ｇとし、Ｖｃは帯電前の感光体表面電位であるから便宜
上ＯＶと仮定して、空隙Ｚにおける帯電開始時の導電性
部材印加電圧Ｖａは次式（３）のようになる。

【００２３】

【外２】

【００２４】図３は、比誘電率３、感光層厚１９μｍの
ＯＰＣドラムを用いて、空隙に対する帯電開始電圧の実
験値及び（３）式より求められる算出値をプロットした
ものである。図３のように実験値及び理論値はほぼ一致
し、帯電は、パッシェンの法則にしたがった放電現象に
よるものであると推測される。

【００２５】図４は、本発明にもとづき、図１に示す導
電性部材２に交流電圧と直流電圧を重畳した電圧を印加
した場合の感光体帯電電位と交流ピーク間電圧との関係
を示すものである。

【００２６】図のように帯電電位は、交流ピーク間電圧
の増加にしたがって直線的に増加し、ある境界値を越え
ると導電性部材２に印加した直流電圧（−６００Ｖ）に
相当した帯電電位になり交流ピーク間電圧に依存しない
一定値となる。

【００２７】得られた感光体帯電面を現像した結果、交
流ピーク間電圧が上記境界値より小さいと班点状のムラ
すなわち不均一な帯電状態であり、境界値以上即ち感光
体帯電電位が一定値となる領域では均一な帯電が行なわ
れている。

【００２８】この交流ピーク間電圧と帯電電位との関係
における境界値は、導電性部材２と感光体１との空隙Ｚ
に依存し、空隙Ｚが大きくなるにつれて境界交流ピーク
間電圧値も増加する。

【００２９】定められた空隙に対して境界交流ピーク間
電圧ＶＰＰは図３に示される直流印加時の帯電開始電圧
ＶＴＨの２倍に相当する。

【００３０】すなわち、本発明にもとづいた微小空隙を
介して感光体表面を均一に帯電する帯電方法においては
、感光体の諸特性及び空隙によって決定される直流印加
時の帯電開始電圧ＶＴＨの２倍以上のピーク間電圧をも
つ振動電圧を印加する必要があり、その時得られる帯電
電位は印加電圧の直流成分に依存する。

【００３１】ここで振動電圧とは、時間とともに電圧値
が周期的に変位する電圧であり、その波形としては正弦
波の他に三角波、短形波が考えられる。また、帯電開始
電圧とは、以下のように定義している。即ち、表面電位
が０の被帯電体に対して、その帯電部材へ直流電圧のみ
を印加してそれを徐々に大きくしていったときその印加
直流電圧に対する被帯電体の表面電位のグラフを書いて
みる。このとき直流電圧を１００Ｖごとに取っていき、
表面電位０に対して表面電位が測定されたときを第１の
点として１００Ｖごとに１０点とる。この１０点より統
計学でいう最小２乗法で直線を書き、この直線上で表面
電位０のときの印加直流電圧の値を帯電開始電圧とする
。

【００３２】図３に示すように被帯電体としてＯＰＣ感
光ドラム、帯電部材として導電性ローラを用いた場合、
感光ドラムと導電性ローラの間隙を１００μｍ、１５０
μｍ、２００μｍと変化させると帯電開始電圧は約−１
ＫＶ、−１．３ＫＶ、−１．６ＫＶと変化した。

【００３３】前述したように帯電部材に印加する振動電
圧のピーク間電圧値を感光体の帯電開始電圧の絶対値の
２倍（上記ピーク間電圧境界値）以上にすると帯電ムラ
が生じず、帯電を均一にすることができる。即ち、図４
に示すようにＺ＝１００μｍでは上記ピーク間電圧値Ｖ
ＰＰ≧２ＫＶ、Ｚ＝１５０μｍではＶＰＰ≧２．６ＫＶ
、Ｚ＝２００μｍではＶＰＰ≧３．２ＫＶとすれば帯電
均一性が得られるものであり、本実施例では上記のよう
な範囲にピーク間電圧を設定するものである。

【００３４】前述のように実験的に得られた帯電均一性
は、理論的には以下のように考えられる。

【００３５】図５、図６は帯電部材である導電性部材へ
の印加電圧波形を示すものである。説明上ＶＤＣ直流成
分にＶＰ−Ｐの正弦波が重畳された振動電圧波形とする
と、振動電圧印加においてＶｍａｘ・Ｖｍｉｎは

【００
３６】

【外３】 と表わされる。

【００３７】Ｖｍａｘの電圧が印加された時、感光体は

【００３８】

【外４】 の表面電位（図６の点線）に帯電される。

【００３９】この後、上記表面電位に対して導電性部材
への印加電圧値が振動電圧値中最小値すなわちＶｍｉｎ
になった時、その差が帯電開始電圧ＶＴＨを越えると過
剰な感光体上の電荷は導電性部材側へ逆転移する。

【００４０】導電性部材と感光体との間の電荷の転移・
逆転移が両者ともＶＴＨの閾値を有して行われるという
事は、電荷の転移が両者間の空隙間電圧によって決定さ
れることから方向的に等価と考えられることになる。

【００４１】したがって、電荷の逆転移が生じるために
は、

【００４２】

【外５】 すなわちＶＰ−Ｐ≧２ＶＴＨとなる。

【００４３】つまり、たとえ感光体へ局部的に過剰な電
荷がのって高電位になって帯電ムラが生じても上述の電
荷の逆転移により一様化される。

【００４４】

【外６】

【００４５】ＶＴＨに関してはその定義上電荷の転移の
生じる最近接距離での電位差であり、本来は距離に依存
するものであり、導電性部材と感光体のギャップが大き
いと電荷の移転を生じるために必要なＶＴＨも大きくな
らなければならない。

【００４６】

【外７】

【００４７】電荷の転移・逆転移の生じなくなった十分
離れた領域においては感光体表面電位は印加振動電圧値
中ＶＰ−Ｐには依存せずほぼＶＤＣ値に安定する。

【００４８】また、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
、帯電音を発生することがないと共に帯電部材の変形、
可塑性の感光体への付着がない。

【００４９】さらに、導電性部材に高電圧が印加され時
に被帯電体である感光体のピンホールのために部分的な
異常放電によって生じる局部的な帯電過多あるいは帯電
不足を補償するため、被帯電体に対向する導電性部材の
表層にナイロンやウレタン等の１０５〜１０１２Ωｃｍ
、数百ｍｍの半導電性被膜を設け放電にともなう過剰電
流に対して被膜内で電圧を降下させ上記の異常放電を抑
止させ本発明にもとずく帯電均一性の効果を更に高める
ことができる。本実施例のように帯電部材として導電性
部材と、その表層に半導電性被膜を設けた場合でも既に
述べた図３、図４に示すような帯電特性はほぼ変わらな
かった。

【００５０】本発明の実験的験証には、帯電部材として
１２ｍｍφの金属ローラをＯＰＣドラムに対して空隙を
介した対向に維持するため金属ローラ端部にマイラ（商
品名）のスペーサを配置した。金属ローラは、ドラムの
回転に対して固定あるいは回転させても同様な帯電を得
ることができるが、耐久的な帯電安定化のため、ローラ
を回転させ、ローラに接触させてフェルト等のクリーニ
ング部材を設けることもできる。

【００５１】また、感光ドラムと帯電部材との微小間隙
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以下とするこ
とが望ましい。

【００５２】さらに帯電部材としては、ローラ形状のみ
ならずブレード形状でも良く、感光体としてはセレンや
アモルファスシリコンでも良い。

【００５３】また、以上に述べている被帯電体の帯電と
は、被帯電体の電荷の増加のみならず、被帯電体の電荷
の減少、いわゆる除電も含むのはもちろんである。

【００５４】さらに上述した所定のピーク間電圧を有す
る振動電圧は、直流電源を周期的にＯＮ、ＯＦＦするこ
とにより形成される矩形波電圧を用いても良い。

【００５５】

【発明の効果】以上説明しように、被帯電体表面に微小
間隙を介して対向させた帯電部材に直流印加時の帯電開
始電圧の２倍以上のピーク間電圧をもつ電圧を印加する
ことにより、均一な帯電を行なうことができる。

【００５６】本発明の上記構成によりオゾンの発生をお
さえ、駆動電源の低電圧化をはかることができる。さら
に、帯電部材は被帯電体表面に対して間隙を介しており
直接接触しないため、振動が伝達しづらく、プロセスス
ピードの高速化及び画像モアレ現象を解決するために帯
電装置への印加電圧を高周波化した場合に生じる帯電振
動音を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した画像形成装置の断面図である
。

【図２】感光体層−導電性部材間の空隙ギャップ模型図
である。

【図３】空隙と直流印加時の帯電開始電圧との関係を示
すグラフである。

【図４】ＯＰＣ感光ドラムに対して、印加電圧ＶＰ−Ｐ
値と帯電電位Ｖとの関係を示すグラフである。

【図５】導電性部材への印加電圧波形を示すグラフであ
る。

【図６】導電性部材と感光体の近接した領域での感光体
電位の振動状態を示すグラフである。

【符号の説明】

１　　被帯電体としての感光ドラム ２　　導電性部材 ３　　電圧印加源

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を有する帯電装置において
   、被帯電体に対する帯電開始電圧値の２倍以上のピーク
   間電圧値を有する電圧を被帯電体と帯電部材との間に印
   加する手段を有することを特徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】　　像担持体と、像担持体に微小間隙を介
   して対向して像担持体を帯電する帯電部材を有する帯電
   装置と、を備えた画像形成装置において、上記帯電装置
   は、像担持体に対する帯電開始電圧値の２倍以上のピー
   ク間電圧値を有する電圧を像担持体と帯電部材との間に
   印加する手段を有することを特徴とする画像形成装置。