JPH05100551A - 接触帯電装置及びプロセスカートリツジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯電部材２を被帯電体１面に接触させて被帯
電体面を帯電処理する接触式の帯電装置、或いは該帯電
装置を具備した、画像形成装置のプロセスカートリッジ
１００について、個々の帯電部材２のインピーダンス値
が異なっても、一つの電源８で交流電圧を調整すること
なく利用できるようにすること。 【構成】 帯電部材２と、該帯電部材２に対して電圧を
印加する電源８との間に、抵抗７ａとコンデンサ７ｂか
らなる補正インピーダンス回路７を介在させたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯電部材を被帯電体面
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。

【０００２】また、少なくとも、像担持体と、該像担持
体に接触して該像担持体面を帯電処理する帯電部材が組
み込まれ、電子写真複写装置・静電記録装置・レーザビ
ームプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱される
プロセスカートリッジに関する。

【０００３】

【従来の技術】例えば、電子写真装置（複写機・プリン
タ・画像表示装置など）・静電記録装置等の画像形成装
置において、感光体、誘電体等の被帯電体としての像担
持体の面を帯電処理する手段としては非接触式であるコ
ロナ帯電器が従来より広く利用されている。コロナ帯電
器は像担持体等の被帯電体の面を所定の極性・電位に均
一に帯電処理する手段機器として有効である。

【０００４】しかしコロナ帯電器は、所定の帯電電位を
得るために高価な高圧トランス（６〜８ＫＶ程度）を必
要とすることや、コロナ放電でオゾンが比較的多く発生
するのでその対策に工夫を要することなどの問題点を有
している。

【０００５】このようなコロナ帯電器に対して、直流電
圧、あるいは特公平３−５２０５８号公報に開示のよう
に直流と交流の重畳電圧など振動電圧（周期的に電圧値
が変化する電圧）を印加した帯電部材を被帯電体面に接
触させて被帯電体面を帯電処理する接触帯電装置があ
る。

【０００６】この接触帯電装置は、電源の低電圧化が図
れることや、オゾンの発生は微量である等の長所を有し
ていることから、例えば、画像形成装置において感光体
・誘電体等の像担持体やその他の被帯電体の面を帯電処
理する、コロナ帯電器に代わる、帯電処理手段として注
目され次第に利用されるようになってきている。

【０００７】例えば、被帯電体としての感光体面に接触
帯電部材としての導電性ローラ（帯電ローラ）を接触さ
せ、該帯電ローラに数１００Ｖ〜２ＫＶ程度の正又は負
の直流電圧、或いはさらに交流電圧を重畳した振動電圧
を印加して感光体面を数１００Ｖ〜１．５ＫＶに帯電す
るものである。

【０００８】接触帯電において、帯電部材に振動電圧を
印加して被帯電体面を帯電処理する方式は、直流電圧の
みを印加して帯電処理する方式よりも、均一帯電性に優
れており、有効である。

【０００９】つまり、直流電圧成分に交流電圧成分を重
畳した振動電圧を接触帯電部材に印加して帯電を行う
と、感光体の帯電が不十分な時は、接触帯電部材から感
光体へ放電し、感光体が余分に帯電した（電源の直流電
圧成分電圧値より高く帯電した）時には感光体から接触
帯電部材に逆放電される。この放電、逆放電を交流電圧
の周波数分だけ繰り返すことにより、感光体の表面電位
は電源の直流電圧値に集束する。

【００１０】交流電圧成分の波形としては、正弦波・矩
形波・三角波等適宜使用可能である。また、交流電圧は
例えば直流電源を周期的にオン、オフすることによって
形成される矩形波電圧を含む。このように交流電圧は周
期的にその電圧値が変化するような電圧である。

【００１１】接触帯電部材は上記ローラ型の帯電ローラ
の他、ブレード型、ブラシ型、ベルト型等の形態のもの
とすることもできる。

【００１２】また、接触帯電装置は、高圧電源の低コス
ト化、オゾンフィルターの廃止等の利点から、比較的低
コストの画像形成装置を用いられることが多く、接触帯
電部材は使い捨てのプロセスカートリッジ内に組み込ま
れることが期待されており、製品化されているものもあ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、接
触帯電部材の表面に設けられた高抵抗層は湿度の影響を
受けやすく、低湿環境下では抵抗値の増加及び誘電率の
減少によりインピーダンスが増加し、逆に高湿環境下で
は抵抗の減少及び誘電率の増加によりインピーダンスが
減少する。このため、接触帯電装置、或いは該帯電部材
を組み込んだプロセスカートリッジにあっては、高湿環
境下において接触帯電部材のインピーダンスが低下し、
接触帯電部材に印加する電圧の交流成分が減衰すること
なく、直接感光体に高電圧が印加され、感光体の絶縁破
壊が起こることがしばしばあった。

【００１４】そこで高湿環境下でもあらかじめ接触帯電
部材のインピーダンスの低下を考慮して感光体の絶縁破
壊が起こらないように、電源について接触帯電部材に印
加する交流電圧を下げたところ、感光体の絶縁破壊はこ
の接触帯電部材に対しては防止することができた。

【００１５】しかし、他の接触帯電部材を上記の交流電
圧を下げた電源に接続して高湿環境下で使用したとこ
ろ、感光体の絶縁破壊が発生した。

【００１６】この原因を調べるために接触帯電部材のイ
ンピーダンスを測定したところ、後者の接触帯電部材の
インピーダンスが前者の接触帯電部材のインピーダンス
に比べ低くなっていることが判明した。そこで、後者の
接触帯電部材に印加する交流電圧をさらに下げると、感
光体の絶縁破壊を防止することができたが、インピーダ
ンス値の高い前者の接触帯電部材を今度は低湿環境下に
て使用したところ、低湿環境下のためインピーダンスが
増加し、交流成分が減衰し、感光体を帯電するための交
流電圧不足で帯電ムラが発生した。

【００１７】すなわち、個々の接触帯電部材のインピー
ダンス値は各々異なるため、ある接触帯電部材のインピ
ーダンスに合わせて電源の交流電圧値を設定しても、他
の接触帯電部材のインピーダンスには適合せず、高湿環
境下で感光体が絶縁破壊させるか、または低湿環境下で
帯電ムラが発生することになる。

【００１８】このような問題を防止するために、インピ
ーダンス値が各々の接触帯電部材で異なった時、適正な
交流電圧を発生させるように電源をその都度調整するこ
とは手間がかかり不便である。また、接触帯電部材を用
いたプロセスカートリッジであるならば、ユーザーが複
写機・レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）等の画像形成装
置本体の電源の交流電圧を調整することはほぼ不可能で
ある。

【００１９】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、個々の接触帯電部材のインピーダンス値が各々異な
っても、一つの電源で交流電圧を調整することなく利用
できる接触帯電装置、及び該帯電装置を具備したプロセ
スカートリッジを提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする接触帯電装置及びプロセスカートリッジであ
る。

【００２１】（１）帯電部材を被帯電体面に接触させて
被帯電体面を帯電処理する接触式の帯電装置において、
前記接触帯電部材と該帯電部材に対して電圧を印加する
電源との間に、抵抗とコンデンサからなる補正インピー
ダンス回路を介在させたことを特徴とする接触帯電装
置。

【００２２】（２）前記抵抗とコンデンサのインピーダ
ンス値と、接触帯電部材のインピーダンス値との合成イ
ンピーダンス値が、他の接触帯電装置との間で一定とな
るように、前記抵抗の抵抗値とコンデンサの容量とを設
定したことを特徴とする（１）記載の接触帯電装置。

【００２３】（３）前記電源は、接触帯電部材に対して
振動電圧を印加する電源であることを特徴とする（１）
記載の接触帯電装置。

【００２４】（４）前記振動電圧は、交流電圧成分と直
流電圧成分との重畳電圧であることを特徴とする（３）
記載の接触帯電装置。

【００２５】（５）少なくとも、像担持体と、該像担持
体に接触して該像担持体面を帯電処理する帯電部材が組
み込まれ、画像形成装置本体に対して着脱されるプロセ
スカートリッジにおいて、接触帯電部材と該帯電部材に
対して電圧を印加する電源との間に、抵抗とコンデンサ
からなる補正インピーダンス回路を介在させ、該補正イ
ンピーダンス回路をプロセスカートリッジに具備させた
ことを特徴とする画像形成装置のプロセスカートリッ
ジ。

【００２６】

【作用】すなわち、本発明によれば、前記抵抗とコンデ
ンサのインピーダンス値と接触帯電部材のインピーダン
ス値との合成インピーダンス値が常に一定となるよう
に、前記抵抗とコンデンサを選択することにより、電源
から接触帯電部材に印加された交流電圧の減衰分を一定
にできる。

【００２７】つまり、各々の接触帯電部材間でのインピ
ーダンスのバラツキが調整済みであるため、これら調整
された接触帯電装置はすべて被帯電体の絶縁破壊と帯電
ムラの両方を防止する交流電圧値に設定された電源に対
して接続できる。

【００２８】また、補正インピーダンスを抵抗とコンデ
ンサの並列回路とし、個々の帯電部材間で該抵抗を同一
にすることにより、接触帯電部材に印加される直流電圧
の降下分は一定に保たれ、被帯電体の表面電位は等しく
なる。一方、交流電圧の減衰分の調整はコンデンサの容
量を変化させることで可能となる。

【００２９】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００３０】＜実施例１＞（図１・図２） 図１は本発明にかかる接触帯電装置の概要図、図２は本
発明にかかる接触帯電装置を備えたプロセスカートリッ
ジの縦断面図である。

【００３１】図２において、１００は不図示の画像形成
装置本体に対して着脱自在のプロセスカートリッジであ
る。本実施例のカートリッジ１００は転写式電子写真装
置用のものであり、ハウジング１０内に、像担持体とし
ての感光体ドラム１と、接触帯電部材としての帯電ロー
ラ２と、現像装置３と、クリーニング装置４との４つの
プロセス機器を内包させている。

【００３２】感光体ドラム１は、アルミニュウム等の導
電性のドラム基体１ａ（図１）と、その外周面に形成し
た感光層（光導電性層）１ｂとからなる。この感光体ド
ラム１はその両端側を不図示の軸受部材間に回転自由に
支承されている。

【００３３】接触帯電部材２は、芯金２ａと、その外周
に同心一体にローラ状に形成した、カーボンを分散させ
た高抵抗ゴムローラ部２ｂとからなる。この帯電ローラ
２は感光体ドラム１に対してほぼ並行に配置されてその
両端側を不図示の軸受部材間に回転自由に保持させてあ
り、かつバネ等の押圧手段２ｃで感光体ドラム１面に対
して所定の押圧力をもって常時圧接させてあり、感光体
ドラム１の回転駆動に伴い従動回転する。

【００３４】現像装置３において、３ａは現像スリー
ブ、３ｂはトナー収容容器部、３ｃはトナー攪拌回転部
材である。

【００３５】クリーニング装置４において、４ａは感光
体ドラム１に当接させたクリーニングブレード、４ｂは
掻き取られたトナーの収容部である。

【００３６】５はカートリッジ１００の開閉防護カバー
（ドラムカバー）であり、カートリッジ１００が画像形
成装置本体から取り外されているときは２点鎖線示の閉
じ位置にあり、感光体ドラム１面を隠蔽して、ドラム１
面の損傷、外光による劣化等を防止する。画像形成装置
本体に所定に装着されている状態時は実線示の開き位置
に対して画像形成装置本体側の転写手段１１が対向又は
接触している。

【００３７】カートリッジ１００が画像形成装置本体に
対して所定に装着されると、画像形成装置本体とカート
リッジ１００は機械的・電気的にカップリングして、装
置は画像形成実行可能状態になる。

【００３８】而して、画像形成スタート信号に基づい
て、画像形成装置本体側の駆動源が作動してカートリッ
ジ１００内の感光体ドラム１が矢示の反時計方向に所定
の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され
る。帯電ローラ２は感光体ドラム１に従動回転する。現
像スリーブ３ａや攪拌部材３ｂも駆動される。

【００３９】接触帯電部材２に対して、画像形成装置本
体側の電源８（図１）から所定の電圧が印加されること
で、回転感光体ドラム１面が所定の極性（本例では
負）、電位に接触帯電式で一様に一次帯電処理される。
画像形成装置本体の不図示の光像露光手段からの光像露
光光Ｌ（原稿画像のスリット露光光、レーザビーム走査
露光光など）が感光体ドラム１００の露光窓６から感光
体ドラム１００内へ入光し、その露光光Ｌで上記一次帯
電処理された回転感光体ドラム１面に露光像に対応した
静電潜像が形成されていく。

【００４０】その形成潜像が現像装置３によりトナー画
像として現像され、そのトナー像が、感光体ドラム１と
転写手段１１との間に不図示の給紙機構から給送された
転写材Ｐに対して順次に転写されていく。

【００４１】トナー画像転写を受けた転写財Ｐは感光体
ドラム１面から分離されて不図示の定着装置へ導入され
て像定着を受け、画像形成物として機外へ排出される。

【００４２】また転写材Ｐの分離後の感光体ドラム１面
はクリーニング装置４により転写残りトナー等の付着汚
染物の除去がなされて、繰り返して作像に供される。

【００４３】帯電ローラ２は図１に示すように、補正イ
ンピーダンスを得る抵抗７ａとコンデンサ７ｂの並列回
路からなる補正インピーダンス回路７を介して電源８に
接続されている。この補正インピーダンス回路７はプロ
セスカートリッジ１００側の適所に具備させてある。

【００４４】電源８はプロセスカートリッジ１００の外
部にあって、一般にプロセスカートリッジ１００を受け
入れる複写機やＬＢＰ本体側に設置されている。本実施
例ではこの電源８により帯電ローラ２に対しての交流電
圧成分Ｖ_ACと直流電圧成分Ｖ_DCとの重畳振動電圧を印加
する。

【００４５】交流電圧成分Ｖ_AC 周波数 １５０Ｈｚ ピーク間電圧 ２２００Ｖ_PP 直流電圧成分Ｖ_DC −５１２Ｖ である。

【００４６】交流電流Ｉ_ACは３１２μＡ、直流電流Ｉ_DC
は−４μＡ程度であり、交流電流Ｉ_ACの方が直流電流Ｉ
_DCよりかなり大きいため、帯電ローラ２のインピーダン
スの変化は交流電圧の方が影響を受けやすい。

【００４７】次に帯電ローラ２に必要な交流電圧につい
て述べる。

【００４８】感光体ドラム１にかかる電圧は帯電ローラ
２の高抵抗ゴム部２ｂで減衰した電圧である。すなわ
ち、感光体導電基板１ａと高抵抗ゴム部２ｂの表面との
間にかかるピーク間電圧が感光層１ｂに影響を与える電
圧であり、この電圧が１１００Ｖ_PP以上であれば帯電ム
ラが起こらず、１４００Ｖ_PP以下であれば感光層１ｂが
高湿環境下でも絶縁破壊する恐れがない。よって、 １１００Ｖ≦Ｖ_PP≦１４００Ｖ … が感光体ドラム１の表面にかかるピーク間電圧の条件で
ある。

【００４９】いま、常湿環境下（２３℃・５５％）でイ
ンピーダンスが０．８ＭΩの帯電ローラＡがあるとす
る。そしてこの帯電ローラＡは、 低湿環境下（１５℃・１０％）で１．０ＭΩ、 高湿環境下（３２℃・８５％）で０．６ＭΩ、 のインピーダンスとする。

【００５０】この帯電ローラＡを高湿環境下でピーク間
電圧２２００Ｖ_PPの電源８に接続すると、感光体１の表
面にかかるピーク間電圧は１５４０Ｖ_PPとなり、上記条
件式を満たさない。なお感光体ドラム１のインピーダ
ンス値は湿度にかかわらずほぼ１．４ＭΩであった。

【００５１】この場合、電源８のピーク間電圧を落して
調整することもできるが、ここでは、本発明である補正
インピーダンス回路７（抵抗７ａとコンデンサ７ｂの並
列回路）として０．３ＭΩのものを帯電ローラＡに接続
する。すると 常湿環境下で合成インピーダンスが１．１ＭΩ、 低湿環境下で合成インピーダンスが１．３ＭΩ、 高湿環境下で合成インピーダンスが０．９ＭΩ、 となり、２２００Ｖ_PP印加の電源８によるピーク間電圧
は帯電ローラＡの高抵抗ゴム部２ｂと補正インピーダン
ス回路７で減衰して、 常湿環境下で１２３２Ｖ_PP、 低湿環境下で１１４１Ｖ_PP、 高湿環境下で１３３９Ｖ_PP、 となり、帯電ムラと絶縁破壊の危険性を防止する条件
式を満たす。

【００５２】なお、補正インピーダンス回路７の抵抗７
ａの抵抗値は３ＭΩ、コンデンサ７ｂの容量は３１８５
μＦである。このコンデンサ７ｂの容量３１８５μＦ
は、周波数１５０Ｈｚの交流電圧が加わると、インピー
ダンスが０．３３ＭΩとなり、抵抗７ａの抵抗値３ＭΩ
に比べ少ないため、抵抗７ａとコンデンサ７ｂを並列に
接続すると、直流電流は抵抗７ａ、交流電流は主にコン
デンサ７ｂを流れる。直流電流Ｉ_DCは−４μＡ流れたた
め、補正インピーダンス回路７での直流電圧降下分は抵
抗７ａで決まり、１２Ｖである。

【００５３】今度は、他の帯電ローラＢのインピーダン
ス値を測定したところ常湿環境下で１．０ＭΩであった
ため、帯電ローラＡと補正インピーダンス回路７との合
成インピーダンス値１．１ＭΩに合わせるため、０．１
ＭΩの補正インピーダンス回路７を帯電ローラＢに接続
した。すると 常湿環境下で合成インピーダンスが１．１ＭΩ、 低湿環境下で合成インピーダンスが１．３ＭΩ、 高湿環境下で合成インピーダンスが０．９ＭΩ、 となり、２２００Ｖ_PP印加の電源８によるピーク間電圧
は帯電ローラＢの高抵抗ゴム部２ｂと補正インピーダン
ス回路７で減衰して、 常湿環境下で１２３２Ｖ_PP、 低湿環境下で１１４１Ｖ_PP、 高湿環境下で１３３９Ｖ_PP、 となり、帯電ローラＡの時と同様に帯電ムラと絶縁破壊
の危険性を防止する条件式を満たすことができた。

【００５４】なお、今回の補正インピーダンス回路７の
抵抗７ａの抵抗値は３ＭΩ、コンデンサ７ｂの容量は１
０２６μＦである。直流電流は抵抗７ａを流れるため、
前期帯電ローラＡの補正インピーダンス回路７の抵抗７
ａの抵抗値と同じ値の３ＭΩに統一し、直流電圧降下分
を帯電ローラＡと同じ１２Ｖに合わせることができる。
帯電ローラに印加される直流電圧の値はここでは、電源
８の電圧直流成分−５１２Ｖより抵抗７ａの直流電圧降
下分１２Ｖを引いた−５００Ｖである。ところで、感光
体ドラム１の表面電位は帯電ローラに印加される直流電
圧値と等しくなる。つまり、前記帯電ローラＡと帯電ロ
ーラＢに補正インピーダンス回路７を接続して交流電圧
の減衰分を調整しても、直流電圧の低下分は一定にで
き、プロセスカートリッジ１００間での感光体ドラム１
の表面電位の値は一定となる。

【００５５】これらの結果を表１・表２に示す。 ａ）帯電ローラＡに０．３ＭΩの補正インピーダンスを
接続した場合

【００５６】

【表１】 ｂ）帯電ローラＢに０．１ＭΩの補正インピーダンスを
接続した場合

【００５７】

【表２】 このように常湿環境下でインピーダンスが０．８ＭΩの
帯電ローラＡと、１．０ＭΩの帯電ローラＢは、補正イ
ンピーダンス回路７として０．３ＭΩと０．１ＭΩをそ
れぞれ選べば、同一の合成インピーダンス値１．１ＭΩ
となり、２２００Ｖ_PP印加の同一の電源８を用いること
ができる。

【００５８】＜実施例２＞（図３） 本実施例は接触帯電部材として帯電ブレード９を用てい
る。該帯電ブレード９は、カーボンを分散したウレタン
ゴム・ＮＢＲ・ＥＰＤＭ等のブレード基体９ｂと、その
表面に形成したトレジン（Ｎ−メトキシメチル化ナイロ
ンの商品名、帝国化学産業（株）製）やエピクロルヒド
リンゴム等の表層９ｃ、及び金属支持板９ａより構成さ
れている。帯電ブレード９も、ブレード個々のインピー
ダンスのバラツキを、前述の帯電ローラ２の場合と同様
に補正インピーダンス７で補正でき、交流電圧の減衰分
を一定にでき、同一の電源８を用いることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、接触帯電
装置或いは該帯電装置を組み込んだ、画像形成装置のプ
ロセスカートリッジにおいて、接触帯電部材個々のイン
ピーダンスのバラツキが補正でき、従って接触帯電装置
或いは該帯電装置を組み込んだプロセスカートリッジの
すべては、被帯電体の絶縁破壊と帯電ムラの両方を防止
する交流電圧値に設定された電源に対して接続できる。
また、補正インピーダンスを抵抗とコンデンサの並列回
路とし、抵抗を同一にすることにより、接触帯電部材に
印加される直流電圧の降下分は一定に保たれ、感光体の
表面電位を常に等しくできる。一方、交流電圧の減衰分
の調整はコンデンサの容量を変化させることで可能とな
る。

【００６０】

【図面の詳細な説明】

【００６１】

【図１】 接触帯電部材として帯電ローラを用いた、本
発明に従う接触帯電装置の概略構成図

【００６２】

【図２】 この接触帯電装置を備えたプロセスカートリ
ッジの横断面図。

【００６３】

【図３】 接触帯電部材として帯電ブレードを用いた、
本発明に従う接触帯電装置の概略構成図

【００６４】

【符号の説明】

１ 感光体ドラム（被帯電体） ２ 帯電ローラ（接触帯電部材） ７ 補正インピーダンス回路 ７ａ 抵抗 ７ｂ コンデンサ ８ 電源 ９ 帯電ブレード（接触帯電部材） １００ プロセスカートリッジ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電部材を被帯電体面に接触させて被帯
   電体面を帯電処理する接触式の帯電装置において、前記
   接触帯電部材と、該帯電部材に対して電圧を印加する電
   源との間に、抵抗とコンデンサからなる補正インピーダ
   ンス回路を介在させたことを特徴とする接触帯電装置。
2. 【請求項２】 前記抵抗とコンデンサのインピーダンス
   値と、接触帯電部材のインピーダンス値との合成インピ
   ーダンス値が、他の接触帯電装置との間で一定となるよ
   うに、前記抵抗の抵抗値とコンデンサの容量とを設定し
   たことを特徴とする請求項１記載の接触帯電装置。
3. 【請求項３】 前記電源は、接触帯電部材に対して振動
   電圧を印加する電源であることを特徴とする請求項１記
   載の接触帯電装置。
4. 【請求項４】 前記振動電圧は、交流電圧成分と直流電
   圧成分との重畳電圧であることを特徴とする請求項３記
   載の接触帯電装置。
5. 【請求項５】 少なくとも、像担持体と、該像担持体に
   接触して該像担持体面を帯電処理する帯電部材が組み込
   まれ、画像形成装置本体に対して着脱されるプロセスカ
   ートリッジにおいて、接触帯電部材と該帯電部材に対し
   て電圧を印加する電源との間に、抵抗とコンデンサから
   なる補正インピーダンス回路を介在させ、該補正インピ
   ーダンス回路をプロセスカートリッジに具備させたこと
   を特徴とする画像形成装置のプロセスカートリッジ。