JPH04245265A - 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及びこれ
を備えた画像形成装置に関する。

【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良いコロトロンやスコロ
トロン等の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。

【０００４】そこで近時は、問題点の多いコロナ放電器
の代わ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圧を帯電部材
と被帯電体との間に印加することにより被帯電体の帯電
を均一にすることを開示している。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】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。

【０００７】感光体の副走査方向に高密度でレーザー照
射・非照射の繰り返し画像パターンを形成すると接触帯
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場合、画像面に干渉縞が発生して
しまうことがある。この問題点は、交流電圧の周波数を
十分高周波にすれば低減できる。しかしながら、交流電
圧の周波数を十分高くすると接触帯電が故に交流電界に
よる振動音が発生しやすくなる。

【０００８】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。

【０００９】（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。

【００１０】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。

【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を有する帯電装置において
、上記被帯電体と帯電部材との間には交流成分を有する
電圧が印加され、上記交流成分は所定の電流値に定電流
制御されることを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明によれば、像が担持される像
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、上記像担持体と帯電部材との間に
は交流成分を有する電圧が印加され、上記交流成分は所
定の電流値に定電流制御されることを特徴とするもので
ある。

【００１３】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。

【００１４】図１は像担持体の均一帯電処理手段として
本発明に従う帯電装置を採用した画像形成装置の一例の
概略構成図を示している。

【００１５】図２はこの帯電装置部材の正面図を示して
いる。

【００１６】本実施例において、感光ドラム１はアルミ
ニウム製の基体１ｂと該基体の外周面に形成された有機
感光体（ＯＰＣ）からなる感光体層１ａとからなり、外
径３０ｍｍのものである。

【００１７】２は帯電部材としての帯電ローラであり、
鉄・アルミニウムなどの導電性芯金棒（軸棒）２ａと、
その外側の、カーボン等で所要に抵抗を落とした１０６
Ωｃｍ以下の導電性のＥＰＤＭ等のゴムからなる弾性層
２ｂと、弾性層２ｂより高抵抗材料１０６Ωｃｍ〜１０
９Ωｃｍの表面層２ｃで構成されている。

【００１８】帯電ローラ２の軸方向においてその両端部
付近にローラに一体に具備させたナイロン・テフロン（
商品名）等からなり、ローラ円周方向に沿ったスペーサ
リング層１６からなる。

【００１９】この帯電ローラ２は芯金２ａの両端側を不
図示の軸受けに軸受させ、感光体ドラム１の母線に略並
行にして帯電ローラの両端部を押圧ばね等の付勢手段１
０・１０で押え込んでスペーサリング層１６・１６部に
おいて帯電ローラ２を感光ドラム１面に所定の押圧力を
もって当接させてある。

【００２０】従って帯電ローラ２は両端側のスペーサリ
ング層１６・１６の厚さに略対応してスペーサリング層
１６・１６間の帯電ローラ部分が感光体ドラム１面に対
して隙間ｔを存して対面した非接触の状態に保持される
。このスペーサリング層１６・１６は帯電ローラ２の軸
方向において帯電部材である帯電ローラ２による感光体
ドラム１への帯電領域外、即ち感光体ドラム１の画像領
域外に設けられる。

【００２１】帯電ローラ２は感光ドラム１の回転に伴わ
せて従動回転させてもよいし、ドラム１の回転方向に順
方向に積極的に回転駆動させてもよいし、逆方向に回転
駆動させてもよいし、非回転の停止状態としてもよい。

【００２２】帯電ローラ２には電源９より、交流電圧と
直流電圧の重畳された振動電圧（時間とともに周期的に
電圧値が変化する電圧）が、ローラ芯金２ａの端部に当
接させた摺動接点電極８を介して印加される。

【００２３】電源９の９−１は交流成分が所定の電流値
（本例では８００μＡ）になるように交流定電流制御手
段Ｇにより制御された定電流電源である。また９−２は
直流成分が所定の電圧値（本例では−６５０Ｖ）になる
ように直流定電圧制御手段Ｈにより設定された定電圧直
流電源であり、これにより感光ドラム１上の帯電電位が
決定される。上記帯電ローラ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３を受け、像露光される。本実施例では、例えば露光
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）を用いれば良い。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上にトナー
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（不図示）
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。

【００２４】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１４に支持され、こ
のプロセスユニット１４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１４の着脱動作
は、画像形成装置本体のガイド１５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１
４と別体であっても良い。また、プロセスユニット１４
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。

【００２５】次に、帯電装置について詳細に説明する。

【００２６】本発明者等の研究実験の結果、図１に示す
ように感光ドラム１のような被帯電体をこれに近接して
設けた帯電ローラ２のような帯電部材で帯電する場合、
被帯電体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有
する電圧を被帯電体と帯電部材との間に印加した時に被
帯電体は均一に帯電されることがわかった。上記帯電開
始電圧とは、被帯電体の電位が０の状態のとき被帯電体
と帯電部材との間に直流電圧を印加して被帯電体の帯電
が開始する時の印加直流電圧値である。被帯電体と帯電
部材との間に被帯電体の帯電開始電圧の２倍より小さい
ピーク間電圧を有する電圧又は直流電圧のみを印加した
時には被帯電体は斑点状の帯電ムラが生じた。

【００２７】従って、本実施例において被帯電体と帯電
部材との間に被帯電体の帯電開始電圧の２倍以上のピー
ク間電圧を有する電圧を印加している。そして、この時
被帯電体と帯電部材との間には電荷の転移、逆転移によ
り振動電界が形成される。

【００２８】図３は常温常湿（２３℃，６０％）下で帯
電部材である帯電ローラ２に印加する振動電圧たる交流
電圧のピーク間電圧（以下Ｖｐｐと称す。）を変化させ
た時の被帯電体であるＯＰＣ感光ドラム１の帯電電位（
Ｖｓ）を帯電ローラ２と感光ドラム１との隙間をＺ＝８
０μｍとＺ＝１５０μｍとについて示したものである。 （直流成分電圧−６５０Ｖ、交流周波数１０００Ｈｚ）
ここで示すように隙間Ｚ＝８０μｍでは交流成分電圧が
Ｖｐｐ＝１８００Ｖ以上で上記ピーク間電圧値が感光ド
ラム１の帯電開始電圧値（−９００Ｖ）の２倍以上とな
り帯電ローラ２と感光ドラム１との隙間で帯電・逆帯電
（電荷の転移・逆転移）の過程が繰り返し行なわれ感光
ドラム１が均一に帯電される。一方、隙間Ｚ＝１５０μ
ｍにおいては、交流成分電圧がＶｐｐ＝２６００Ｖ以上
（感光ドラム１の帯電開始電圧値−１３００Ｖ）で均一
帯電がなされる。すなわち、印加電源９に対するインピ
ーダンスが隙間距離が長くなると大きくなるため、放電
電界を維持するための電源電圧としては高くする必要が
生じる。

【００２９】また、上記ＶｐｐがＺ＝８０μｍでは１８
０００Ｖ、Ｚ＝１５０μｍでは２６００Ｖより小さいと
きには感光ドラム１の帯電は斑点状ムラが生じると共に
帯電電位が所望電位−６５０Ｖより下がってきて帯電効
率が悪くなる。

【００３０】次に図４に感光ドラム１の帯電電位Ｖｓと
交流電流ＪＡＣの関係を示す。これより、ＩＡＣ＝７５
０μＡ以上で隙間距離Ｚ＝８０μｍ、１５０μｍともに
Ｖｓが安定し均一に帯電されることがわかる。

【００３１】したがって、帯電ローラ２に印加する交流
成分電圧を７５０μＡ以上の所定電流値で定電流制御を
行なうことにより帯電ローラと感光ドラムとの隙間距離
に多少の変化を生じても常に均一な帯電を得ることがで
きる。

【００３２】図５は帯電ローラ２と感光ドラム１との隙
間距離をＺ＝８０μｍで一定とした時、常温常湿（２３
℃，６０％）及び低温低湿（１５℃，１０％）環境下で
の帯電ローラ２に印加する振動電圧たる交流電圧のピー
ク間電圧Ｖｐｐを変化させた時の感光ドラム１の帯電電
位Ｖｓを示したものである。図３と同様に感光ドラム１
を均一帯電するために必要な交流成分電圧がこの場合特
に湿度によって変化してしまう（低温低湿では２５００
Ｖ、常温常湿では１８００Ｖ）。これは、帯電ローラの
湿度による電気抵抗の変化により電源に対するインピー
タンスが高湿では低くなり、低湿では高くなるからであ
る。この場合も感光ドラム１の表面電位と交流電流ＩＡ
Ｃとの関係を図６に示すとＩＡＣ＝７５０μＡ以上で湿
度に関わらずＶｓが安定し均一に帯電されることがわか
る。

【００３３】したがって、交流成分電圧を７５０μＡ以
上で定電流制御を行なうことにより湿度変化に応じても
必要十分なピーク間電圧となり均一な帯電を得ることが
できる。

【００３４】一方、直流成分電圧については定電圧制御
が望ましい。これは、ＩＡＣ＝７５０μＡ以上の交流成
分電圧と重畳されるとそのピーク間電圧のほぼ中点の電
圧値に感光ドラムが帯電されれるからである。

【００３５】図３、図５に示すように、感光ドラム１と
帯電ローラ２との距離の変動にかかわらず、更には、湿
度環境の変動にかかわらず帯電均一性を保つには、常に
上記ピーク間電圧を図３、図５の変曲点よりも大きくす
る必要がある。しかしながら、例えば図３に示すように
Ｚ＝８０μｍ、１５０μｍで共にＶｐｐを２６００Ｖ以
上とするとでは過剰な電圧が印加されることにより感光
ドラム１のピンホール等でリーク電流が流れて電荷抜け
を発生する恐れがある。

【００３６】従って、既に述べたように感光ドラム１と
帯電ローラ２との間に印加する交流成分電圧を定電流制
御することによりドラム１とローラ２間の距離、湿度環
境の変動にかかわらず、過剰な電圧を印加することなく
、リーク電流による電荷抜けを防止できる。

【００３７】なお、感光体と帯電部材との微小間隙とし
ては、１ｍｍを越えると均一帯電に必要な両者間のピー
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。

【００３８】このように、感光体ドラム１と帯電部材と
が微小間隙を備えているので両者が接触することによる
問題点、例えば帯電部材の変形、感光体への異物の付着
による汚染、画像ボケ等の画像不良が防止できる。

【００３９】また、両者が微小間隙を備えているので干
渉縞を防止するために両者間に印加する交流電圧の周波
数を大きくしたとき発生する帯電音を低減できる。

【００４０】次に、図７、図８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。

【００４１】１１は帯電部材としての１０６Ωｃｍ以下
の導電性部材、または半導電性部材で出来た帯電ブレー
ドであり、これより抵抗の大きい１０６Ωｃｍ〜１０９
Ωｃｍの高抵抗層を設けてもよい。

【００４２】この帯電ブレード１１の両端側を夫々スペ
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Ｚはスペーサ部材１２・１２によって規定されてい
る。帯電ブレード１１に対する電源９による電圧印加は
リード線９ａで直接的になされている。

【００４３】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さえ
ることが出来るようになる。

【００４４】さらに、帯電ローラに比べよりスペースを
省略できるという利点も発生する。

【００４５】電源９は既に述べたように交流定電流制御
手段により常に所定電流値が流れるように制御された交
流電源、直流定電圧制御手段により常に所定電圧値をか
けるように制御された直流電源から成る。

【００４６】上記構成においても前述実施例と同様の効
果が認められる。

【００４７】帯電部材はローラ、ブレードに限らずブラ
シ、ベルト等適宜使用することができる。

【００４８】また直流電源の極性は、正、負どちらでも
良く（もちろんゼロでもよい）、交流電源の波形も、正
弦波、矩形波、三角波等どのような波形の交流を用いて
も良い。さらに、交流電圧の波形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も使用可
能であり、要は振動するような成分を有するものであれ
ば良い。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明の帯電方式の帯電装
置は、被帯電体に微小間隙を有して帯電部材を対向させ
たので接触帯電方式と同様の帯電性能・利点を全て具備
し、しかも接触帯電方式で問題の「干渉縞」や「帯電音
」の発生をなくすことができ、例えば画像形成装置にお
ける像担持体の均一帯電処理手段等として有効適切であ
る。

【００５０】さらに、本発明によれば被帯電体と帯電部
材との間に印加する電圧の交流成分を所定の電流に定電
流制御することにより、帯電部材と被帯電体との感隙距
離や周囲の環境条件が変化してインピータンスが変わっ
ても被帯電体に対してリークを防ぐとともに、帯電不良
を起こすことなく均一に安定した帯電を行なうことがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の実施例の概略側面図で
ある。

【図２】本発明の帯電装置の実施例の正面図である。

【図３】帯電部材に印加する交流成分電圧のピーク間電
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】交流電流と感光ドラム表面電位との関係を示す
グラフである。

【図５】帯電部材に印加する交流成分電圧のピーク間電
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６】交流電流と感光ドラム表面電位との関係を示す
グラフである。

【図７】本発明の帯電装置の他の実施例の正面図である
。

【図８】本発明の帯電装置の他の実施例の側面図である
。

【符号の説明】

１　　感光体ドラム ２　　帯電ローラ ９　　電源 １１　　帯電ブレード

Claims (6)

【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
   、上記被帯電体と帯電部材との間には交流成分を有する
   電圧が印加され、上記交流成分は所定の電流値に定電流
   制御されることを特徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】　　上記交流成分は、上記被帯電体に対す
   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
   ことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 【請求項３】　　上記電圧は、直流成分を有し、この直
   流成分は、所定の電圧値に定電圧制御されることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の帯電装置。
4. 【請求項４】　　像が坦持される像坦持体と、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
   、上記像担持体と帯電部材との間には交流成分を有する
   電圧が印加され、上記交流成分は所定の電流値に定電流
   制御されることを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】　　上記交流成分は、上記像担持体に対す
   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
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】　　上記電圧は、直流成分を有し、この直
   流成分は、所定の電圧値に定電圧制御されることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。