JPH05181349A - 接触帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接触帯電装置において、接触帯電部材と被帯
電体との当接ニップ領域も放電領域として機能させるこ
とで帯電性能を向上させて帯電の高速化を可能にするこ
と、またＡＣ印加方式での電圧印加における、帯電音の
発生や、画像形成装置における出力画像上のモアレ干渉
縞の発生を軽減させること。 【構成】 被帯電体１に対して電圧を印加した接触帯電
部材２を加圧当接させて被帯電体１面の帯電を行う接触
帯電装置において、接触帯電部材２はスポンジ表層２ｂ
を持ち、被帯電体１に対する加圧当接状態において接触
帯電部材２のスポンジ表層２ｂの被帯電体１との接触面
領域Ｎにおける各スポンジセル２ｃの被帯電体１面から
の高さｄが５〜２００μｍの範囲にあること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被帯電体に対して電圧
を印加した接触帯電部材（導電部材）を加圧当接させて
被帯電体面の帯電（除電も含む）を行う接触帯電装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、電子写真装置（複写機・
プリンタ等）・静電記録装置等の画像形成装置におい
て、電子写真感光体・静電記録誘電体等の被帯電体とし
ての像担持体の帯電処理手段としては、非接触式である
コロナ帯電器が一般的に使用されてきた。

【０００３】コロナ帯電器は均一帯電性に優れる等の利
点があるが、高価で大型な高圧電源を必要とする、その
電源自体や該高圧電源のシールド空間等のスペースを必
要とする、オゾン等の好ましくないコロナ生成物の発生
が比較的多く、その対処のための付加手段・機構を必要
とする、コロナワイヤの清掃手段を具備させて比較的頻
繁に清掃保守作業をする必要がある等の問題点があっ
た。

【０００４】これに対して近年は前記のような接触帯電
装置がコロナ帯電器の代わりに実用化されている。接触
帯電装置は、低圧プロセスであり大型な高圧電源を必要
としない、オゾン等のコロナ生成物をほとんど発生しな
い等の利点があり、帯電装置自体或はこれを含む画像形
成装置等本機の構成の簡略化や低コスト化を図ることが
できる等のメリットがある。

【０００５】図７に該接触帯電装置の一例を示した。
（ａ）は横断面模型図、（ｂ）は装置の一端側の縦断面
模型図、（ｃ）は等価回路である。

【０００６】１は被帯電体であり、本例では電子写真感
光体ドラムとする。本例の該感光体ドラム１は、アルミ
ニウム等のドラム型導電性基層１ｂと、その外周面に形
成した感光体層１ａ（比誘電率３、厚み２５μｍ）から
なる、直径３０ｍｍのＯＰＣ感光体ドラムである。感光
体ドラム１は矢示の時計方向Ａに所定のプロセススピー
ド（周速度）をもって回転駆動される。

【０００７】２０は接触帯電部材としての帯電ローラで
ある。該帯電ローラ２０は導電性芯金２１と、この芯金
２１の外周に同心一体にローラ状に形成した、抵抗値調
整した導電性帯電層２２からなり、感光体ドラム１に略
並行に配列して芯金２１の両端部を軸受け部材（不図
示）で保持させ、かつ加圧バネ２３で感光体ドラム１方
向へ押圧付勢させて感光体ドラム１面に所定の押圧力で
加圧当接させてあり、本例の場合は感光体ドラム１の回
転に伴い従動回転する（積極的に正転あるいは逆転駆動
してもよいし、非回転のローラとしてもよい）。

【０００８】この帯電ローラ２０に電源３から、芯金２
１に接触させた摺動電極２４を介して帯電バイアスが印
加されることで回転感光体ドラム１面が接触式で帯電処
理される。

【０００９】接触帯電部材はローラ型に限らず、ブレー
ド型（帯電ブレード）、ロッド型、パッド型などとする
ことができる。

【００１０】接触帯電では以下に述べるような帯電メカ
ニズムが考えられている。

【００１１】即ち、接触帯電では一般に、 （１）接触帯電部材２０から被帯電体１への直接の電荷
注入 （２）摩擦帯電 （３）接触帯電部材２０と被帯電体１との間の微小間隙
（エアギャップ）での放電による電荷移動 の３つの帯電機構が考えられるが、画像形成装置のよう
に被帯電体としての像担持体面を数１００Ｖの比較的高
電位に帯電処理する系においては上記（３）項の放電に
よる電荷移動に基づく帯電が支配的になり、（１）や
（２）はほとんど無視できる。

【００１２】而して、接触帯電において上記（３）項の
放電による帯電メカニズムは次のように考えられてい
る。

【００１３】図７の（ａ）において、接触帯電部材とし
ての帯電ローラ２０と、被帯電体としての感光体ドラム
１の導電性基層１ｂとの間に印加された電圧は、（ｃ）
の等価回路に示したように、感光体層１ａ（比誘電率
３、厚み２５μｍのＯＰＣ感光体層）の静電容量Ｃ１
と、帯電ローラ２０と感光体層１ａとの間に形成された
微小な空気層（エアギャップ）部分ａ・ａの静電容量Ｃ
２に配分される。

【００１４】具体的には、感光体層１ａの静電容量Ｃ１
と、空気層ａの静電容量Ｃ２は、ｄを空気層ａの厚みと
し、その単位をμｍとしたとき、 Ｃ１＝３×８．８５×１０^-12 ×１／２５×１０^-6 Ｃ２＝１×８．８５×１０^-12 ×１／ｄ×１０^-6 と表される。

【００１５】一方、微小な空気層ａの絶縁破壊電圧Ｖｚ
はパッシェンの法則に基づいて Ｖｚ＝３１２＋６．２ｄ と与えられる。

【００１６】印加電圧をＶ［Ｖ］としたときに空気層ａ
に実際にかかる電圧Ｖair は Ｖair ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×Ｖ であり、 Ｖair ≧Ｖｚ のとき放電が行われる。

【００１７】放電開始電圧Ｖth（しきい値）は Ｖair ＝Ｖｚ のｄに関する二次方程式が重解を持ったときになるの
で、これを計算すると、 Ｖth＝６１８［Ｖ］ ｄ＝２１［μｍ］ となる。

【００１８】このように接触帯電部材２０と被帯電体１
との間に放電開始電圧（帯電開始電圧）以上の直流（Ｄ
Ｃ）電圧を印加することによって被帯電体１の帯電を行
うことが可能である。

【００１９】また本出願人が先に提案（特開昭６３−１
４９６６９号公報等）したように、直流電圧を接触帯電
部材２０に印加した時の被帯電体１の帯電開始電圧Ｖth
の２倍以上のピーク間電圧（PEAK TO PEAK）を有する振
動電界（交互電界・交流電界；即ち、時間とともに電圧
値が周期的に変化する電界または電圧）を接触帯電部材
２０と被帯電体１との間に形成して被帯電体１面を帯電
処理（除電処理も含む）する手法（以下、ＡＣ印加方式
と記す）は、帯電電位の安定化や均一な帯電処理をする
ことが可能であり、有効である。

【００２０】振動電界（電圧）は振動電圧成分（以下、
ＡＣ成分と記す）、もしくはＡＣ成分と直流成分（目標
帯電電位に相当する電圧、以下、ＤＣ成分と記す）の重
畳電界又は電圧であり、ＡＣ成分の波形としては正弦波
・矩形波・三角波など適宜である。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た矩形波電圧であ
ってもよい。

【００２１】このＡＣ印加方式では接触帯電部材２０の
表面に或る程度の凹凸があっても放電を行なわせること
が可能であり、接触帯電部材２０に直流電圧のみを印加
して被帯電体１の帯電を実行させた場合よりも、被帯電
体１面を均一帯電することが可能になる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来、接触帯電部材２
０としては抵抗値調整した導電ゴムを用いたソリッドの
帯電ローラや帯電ブレードが主に用いられてきた。これ
は、接触帯電部材２０の表面に凹凸等の表面欠陥がある
と、これが部分的な帯電の不均一性をもたらしてしまう
ためであった。

【００２３】具体的に、従来のソリッドの帯電ローラ２
０の一例の仕様を下記に示す。

【００２４】 芯金２１ ； ステンレス製丸棒 直径 ６ｍｍ、長さ ２５０ｍｍ 帯電層２２； ソリッドの導電性ゴム 層厚 ３ｍｍ、長さ ２３０ｍｍ 体積抵抗値 ７×１０⁶Ωｃｍ 帯電ローラ２０の抵抗値； ５×１０⁵Ω 帯電ローラ２０の硬度； ５５°（Asker 硬度計、荷重１Ｋｇ） 感光体ドラム１に対する押圧力； 芯金両端各５００ｇ（バネ加圧） ニップ幅Ｗ_N （帯電ローラ２０と感光体ドラム１との当接ニップ領域 （当接面領域）Ｎの幅）； １ｍｍ 印加電圧； ＤＣ成分 −６００Ｖ ＡＣ成分 周波数５５０Ｈｚ、２０００Ｖのピーク間電圧 値を持つ正弦波 のＤＣ・ＡＣ重畳振動電圧 しかしながら、接触帯電部材２０を上記のようなソリッ
ドのゴム製にしてしまうと硬度を下げることが困難にな
るため、以下に述べるような問題点が発生することが多
かった。

【００２５】（１）上記のようなソリッド帯電ローラ２
０では被帯電体としての感光体ドラム１との当接ニップ
領域Ｎは帯電にほとんど寄与せず、帯電に寄与する放電
領域（帯電領域）はその当接ニップ領域Ｎの前後の二箇
所のエアギャップ部ａ・ａだけで、その放電領域ａ・ａ
の各幅Ｗａも小さいため、プロセススピードが大きくな
った場合に帯電が不十分になり、高速化を行うことが難
しかった。

【００２６】具体的に、前記の仕様のソリッド帯電ロー
ラ２０の放電領域ａ・ａの各幅Ｗａは、感光体ドラム１
を静止させたまま帯電させ、これを現像することで放電
幅Ｗａを実測すると、それぞれ０．５ｍｍと小さいもの
であった。

【００２７】そして、このソリッド帯電ローラ２０を用
いた画像形成装置は、１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセスス
ピードの場合には良好な画像が出力されたが、２００ｍ
ｍ／ｓｅｃのプロセススピードの場合には、放電領域ａ
・ａの幅Ｗａ・Ｗａが上記のように狭いため帯電が不十
分となり、１５℃・１０％HRの環境下（以下、Ｌ／Ｌ環
境と記す）で部分的な帯電不良に起因する「砂地」と呼
ばれる画像不良部が発生した。

【００２８】（２）ＡＣ印加方式の場合にはソリッド帯
電ローラ２０と感光体ドラム１との間に形成される振動
電界によって両者が振動を起こし、「帯電音」と呼ばれ
る異音を発生する。

【００２９】上記のソリッド帯電ローラ２０を使用した
電子写真方式のプリンターで発生する帯電音を測定した
ところ、５０ｄＢ（Ａ）であった。

【００３０】ローラ２０の硬度を低下させることによっ
て発生帯電音を低減化することができるが、従来のソリ
ッドローラでは硬度５５°程度までが限界で、それが困
難であった。

【００３１】（３）ＡＣ印加方式の場合、接触帯電部材
に印加する振動電圧のＡＣ成分の周波数に応じて被帯電
体面の帯電電位が微妙に変化しムラとなる。ソリッド帯
電ローラの場合、被帯電体との当接ニップ領域Ｎが直線
になるため、この帯電電位ムラがローラの軸に対して平
行な平面波状に現れる。

【００３２】プリンターの場合には、感光体ドラム１に
対する走査露光画像周波数と上述の帯電ムラの空間周波
数が近接した場合に両者の干渉で画像上でうなりを生
じ、画像濃度のモアレパターンとして観測される。

【００３３】つまり、感光体層１ａの最終的な表面電位
を決定するのは帯電ローラ２０と感光体ドラム１が分離
する最後の瞬間と考えられ、放電ニップの出口が直線だ
と、ＡＣ成分に基づく感光体層表面の帯電ムラも直線に
なるため、横線の画像周波数と帯電ムラの空間周波数が
近づいたときに干渉をおこしやすくなり、モアレが顕著
に発生するのである。

【００３４】上記（１）〜（３）のような問題は接触帯
電部材がソリッドの帯電ブレードや帯電ロッドなどの場
合であっても共通の事項である。

【００３５】本発明は従来の接触帯電装置における上記
のような問題を解消することを目的としている。

【００３６】

【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である。

【００３７】（１）被帯電体に対して電圧を印加した接
触帯電部材を加圧当接させて被帯電体面の帯電を行う接
触帯電装置において、接触帯電部材はスポンジ表層を持
ち、接触帯電部材の被帯電体に対する加圧当接状態にお
いて、接触帯電部材のスポンジ表層の被帯電体との接触
面領域における各スポンジセルの被帯電体面からの高さ
が５〜２００μｍの範囲にあることを特徴とする接触帯
電装置。

【００３８】（２）接触帯電部材に印加される電圧が、
被帯電体の所望の目標帯電電位に相当する直流電圧に、
接触帯電部材と被帯電体との間で放電が開始する電圧の
２倍以上のピーク間電圧をもつ交流電圧を重畳した振動
電圧であることを特徴とする （１）記載の接触帯電装置。

【００３９】

【作用】

（１）接触帯電部材にスポンジ表層を具備させ、被帯電
体に対する加圧当接状態において、接触帯電部材のスポ
ンジ表層と被帯電体との接触面領域即ち当接ニップ領域
における各スポンジセルの被帯電体面からの高さが５〜
２００μｍであるようにすることで、その各スポンジセ
ルが接触帯電部材と被帯電体との間のエアギャップ部と
なり、かつ該各スポンジセルの被帯電体面からの高さが
上記の５〜２００μｍであることで、接触帯電部材に対
する印加電圧により上記エアギャップ部としての各スポ
ンジセルは被帯電体表面との間で十分に放電可能であ
り、当接ニップ領域も被帯電体面の帯電に寄与する放電
領域となる。

【００４０】ここで、スポンジセルの高さとはスポンジ
が単泡であれ連泡であれ、セルの底面と被帯電体面まで
の距離である。

【００４１】しかも、スポンジ表層の接触帯電部材はソ
リッドの接触帯電部材よりも硬度を小さくでき、被帯電
体との当接ニップ領域の幅をソリッドの接触帯電部材の
場合の当接ニップ領域の幅よりも広く設定できる。

【００４２】従って、スポンジ表層の接触帯電部材の場
合は、ソリッドの接触帯電部材に比べて、被帯電体の帯
電に寄与する放電領域を大幅に増加させることができる
ので、帯電性能が向上し、プロセススピードを大きくし
ても十分な帯電処理性が確保され、高速化に対応でき
る。

【００４３】（２）スポンジ表層の接触帯電部材はソリ
ッドの接触帯電部材よりも硬度を小さくできるので、接
触帯電部材にＡＣ印加方式で電圧を印加した場合の発生
帯電音を抑制することができる。

【００４４】（３）スポンジ表層の接触帯電部材はスポ
ンジのセルがランダムに配置していることから、放電ニ
ップが完全な直線にはならないから、ＡＣ印加方式で電
圧を印加した場合のＡＣ成分の周波数に応じて被帯電体
面に生じる帯電電位変化ムラが直線状にならず、横線画
像（走査露光画像周波数）と干渉しにくくなり、モアレ
が発生しにくくなる。

【００４５】

【実施例】

〈実施例〉（図１〜図５） 図１は本発明に従う接触帯電装置の一実施例の横断面模
型図、図２は図１の帯電ローラと感光ドラムとの当接ニ
ップ領域部分の拡大模型図である。

【００４６】１は前述図７と同じく被帯電体としての電
子写真ＯＰＣ感光体ドラムとする。２は接触帯電部材と
しての帯電ローラである。この帯電ローラは導電性芯金
２ａと、この芯金２ａの外周に同心一体にローラ状に形
成した、抵抗値制御したスポンジ肉質の導電性帯電層２
ｂからなる。２ｃはスポンジ肉質のセル（気泡）であ
る。

【００４７】このスポンジ帯電ローラ２を前述図７と同
様に感光体ドラム１に略並行に配列して芯金２ａの両端
部を不図示の軸受け部材で保持させ、かつ加圧バネ２３
で感光体ドラム１方向へ押圧付勢させて感光体ドラム１
面に加圧当接させてあり、感光体ドラム１の回転に伴い
從動回転する。

【００４８】本実施例のスポンジ帯電ローラ２の仕様は
下記の通りである。

【００４９】芯金２ａ； ステンレス製丸棒。

【００５０】直径 ６ｍｍ、長さ ２５０ｍｍ。

【００５１】スポンジ帯電層２ｂ； ポリオール中にポ
リエチレンオキサイドをコポリマー化し、ＬｉＣｌＯ₄
を添加することによって体積抵抗値を１０¹¹Ωｃｍに調
整してポリウレタンエラストマーとし、更に導電性充填
材として比抵抗が１０¹ Ωｃｍの ＳｎＯ₂ ・Ｓｂ₂ Ｏ₃ を１００phr 添加して体積抵抗値が１０⁶ Ωｃｍの導電
性弾性体を得、これを発砲させたスポンジ部材。

【００５２】スポンジセル２ｃは単泡。

【００５３】スポンジセル径 平均１００μｍ。

【００５４】肉厚 ３ｍｍ、長さ ２３０ｍｍ。

【００５５】 スポンジ帯電ローラ２の抵抗値； ５×１０⁵ Ω スポンジ帯電ローラ２の硬度； ３０°（Ａsker硬度計、荷重１ｋｇ） 感光体ドラム１に対する押圧力； 芯金両端各５００ｇ（バネ加圧） ニップ幅Ｗ_N ； ２ｍｍ 印加電圧； ＤＣ成分 −６００Ｖ ＡＣ成分 周波数５５０Ｈｚ、２０００Ｖのピーク間電圧 値を持つ正弦波 のＤＣ・ＡＣ重畳振動電圧 なお、帯電ローラには最適な電気抵抗値範囲が存在し、
図４のような測定法で１０⁵ 〜１０⁶ Ωの抵抗が必要と
される。

【００５６】この抵抗値範囲は低抵抗側は感光体ドラム
１の感光体層１ａにピンホール等の表面欠陥があった場
合に帯電ローラ２からその欠陥部に帯電電流が集中しな
い値のものに決定され、高抵抗側は帯電に必要な電流を
流すのに十分低い抵抗値であるように決定される。

【００５７】図４の抵抗値測定法は帯電ローラ２の外周
面に幅１ｃｍの電極テープＴを巻き付け、この電極テー
プＴと芯金２ａとの間に抵抗値測定器１５を接続して所
定の電圧印加と流れる電流から抵抗値を演算させる。

【００５８】本実施例の上記スポンジ帯電ローラ２は前
記のようにその両端側を各５００ｇ重でバネ加圧するこ
とで感光体ドラム１面に対してニップ幅Ｗ_N ２ｍｍをも
って密着当接し、かつ当接ニップ領域Ｎ内のスポンジ帯
電層２ｂ表面部分のスポンジセル２ｃは感光体ドラム表
面からの高さｄ（図２）がスポンジ帯電層２ｂの弾性変
形により自由状態時の平均１００μｍから５０μｍに押
し縮められた状態になった。

【００５９】図３は図１の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である。本例の画像形成装置
は電子写真プロセス利用のレーザープリンターである。

【００６０】即ち、所定のプロセススピードで回転駆動
される感光体ドラム１（直径３０ｍｍのＯＰＣ感光体ド
ラム）は接触帯電装置のスポンジ帯電ローラ２により接
触帯電により−６００Ｖに均一に帯電処理される。帯電
ローラ２に対する印加電圧は前記したように、ＤＣ成分
−６００Ｖと、ＡＣ成分５５０Ｈ_Z ・２０００Ｖ_PP・正
弦波の重畳振動電圧である。

【００６１】帯電処理を受けた回転感光体ドラム１面は
次いで不図示のレーザースキャナから、目的の画像情報
の時系列電気デジタル画素信号に従って強度変調されて
出力されるレーザー光による走査露光４を受けることに
より、感光体ドラム１面の走査露光部の帯電電荷が除電
されて約−１００Ｖになり、回転感光体ドラム１面に目
的の画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されてい
く。

【００６２】このようにして形成された潜像は、次の現
像器５によってトナー像として可視化される。本実施例
においては現像器５は磁性一成分ネガトナーによる反転
現像器であり、現像方式はジャンピング現像法である。
潜像は電位の低い部分にトナーが付着して現像（反転現
像）される。

【００６３】回転感光体ドラム１面のトナー像は、感光
体ドラム１と２ＫＶの転写バイアスが印加された転写ロ
ーラ６との圧接ニップ部（転写部）に対して不図示の給
紙部より所定のタイミングで給送された転写材７に対し
て転写されていく。転写部を通過してトナー像転写を受
けた転写材は不図示の定着器へ搬送されて像定着を受け
て画像形成物として出力される。

【００６４】また転写材７に対するトナー像転写後の回
転感光体ドラム１面はクリーニングブレード８により転
写残りトナー等の残留付着物が除去されて清掃され、繰
り返して画像形成に供される。

【００６５】本例のプリンターはプロセススピードを１
００ｍｍ／ｓｅｃと２００ｍｍ／ｓｅｃに可変できる構
成になっている。

【００６６】（１）本実施例におけるスポンジ帯電ロー
ラ２は前記したように感光体ドラム１に対する加圧当接
状態において当接ニップ幅Ｗ_N が２ｍｍであり、またこ
の当接ニップ幅Ｗ_N 内のスポンジ帯電層２ｂの感光体ド
ラム１との接触面における各スポンジセル２ｃが帯電ロ
ーラ２と感光体ドラム１との間のエアギャップ部とな
り、そのエアギャップ部としての各スポンジセル２ｃの
高さｄが平均５０μｍである。

【００６７】前述の計算により１０００Ｖを印加したと
き、放電可能なエアギャップの間隔距離ｄは ｄ＝４．３〜９８μｍ である。

【００６８】本実施例では帯電ローラ２に印加する振動
電圧のＡＣ成分は２０００Ｖのピーク間電圧であるか
ら、高さｄが平均５０μｍの上記のエアギャップ部とし
ての各スポンジセル２ｃは感光体ドラム１表面との間で
十分に放電可能である。

【００６９】つまり、スポンジ帯電ローラ２と感光体ド
ラム１との当接ニップ領域Ｎも感光体ドラム１面の帯電
に寄与する放電領域となり、その結果、放電幅はこの当
接ニップ領域Ｎの幅Ｗ_N ２ｍｍと、当接ニップ領域Ｎの
前後二箇所の放電領域ａ・ａの各幅Ｗ_a ０．５ｍｍの合
計３ｍｍとなり、前述例のソリッド帯電ローラ２０の場
合の放電幅１ｍｍの３倍に増加する。

【００７０】その結果、本実施例の場合は帯電性能が向
上し、プロセススピード２００ｍｍ／ｓｅｃの場合でも
全ての環境下において帯電不良に起因する画像不良がみ
られず、良好な画像を出力できた。

【００７１】（２）本実施例のスポンジ帯電ローラ２は
前記したようにその硬度が３０°であり、従来のソリッ
ドタイプの帯電ローラの限界であった５５°から大幅に
硬度が低下しており、これによって、ＡＣ印加方式で帯
電を行った場合における発生帯電音は測定の結果、前述
のソリッド帯電ローラ２０の場合の５０ｄ（Ａ）に対し
て、４５ｄＢ（Ａ）まで音圧レベルが低下し、スポンジ
帯電ローラによる帯電音抑制の効果が確認された。

【００７２】（３）スポンジ帯電ローラ２を用いてＡＣ
印加方式で帯電を行った場合には、スポンジのセルがラ
ンダムに配置していることから放電ニップが完全な直線
にはならないからＡＣ成分の周波数に応じて感光体ドラ
ム１面に生じる帯電電位の変化ムラが、図５に模型的に
示したようにその帯電電位の変化ムラの等位相面（線）
が直線にならないため、横線画像と干渉を起こしにくく
なり、モアレが発生しにくくなるという利点が確認され
た。

【００７３】（４）本実施例において、スポンジ帯電ロ
ーラ２のローラ硬度とセル径を変えて試験を行った例を
以下に示す。

【００７４】ローラ硬度５５°、セル径２５０μｍのロ
ーラは、硬度が高いため加圧を行ってもセル２ｃの高さ
ｄはさほど変化せず、２１０μｍであった。

【００７５】このため放電領域を確認すると、ニップ中
央では放電が起こらず、ニップ両端の２箇所ａ・ａでし
か放電していないことがわかり、実測すると放電幅は ａ＋ａ＝０．５ｍｍ×２＝１ｍｍ であった。

【００７６】この結果、２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセス
スピードで画像形成を行った場合に、Ｌ／Ｌ環境で砂地
状の画像が発生し、スポンジ帯電ローラ２による高速帯
電というメリットが失われてしまった。

【００７７】また、逆にローラ硬度３０°、セル径１０
μｍのローラで画像を出力したところ、加圧時にはセル
２ｃか変形して高さ３μｍとなつてしまった。

【００７８】この状態で画像出力を行ったところ、１０
０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードでは全環境において
良好な画像を出力することが出来たが、２００ｍｍ／ｓ
ｅｃではＬ／Ｌ環境で砂地状の画像を生じてしまった。
これはセル２ｃが変形することによって、帯電可能領域
が減少し、スポンジ帯電ローラを用いることによるメリ
ットが少なくなったことに起因する。

【００７９】このように、スポンジ自体のセルの２ｃの
大きさ、硬度、感光体との当接圧力を適正に選択するこ
とで、当接部において放電可能な距離ｄを形成すること
が可能である。

【００８０】種々の実験の結果、 スポンジ自体のセル２ｃの大きさ（自由状態時）が５０
〜２５０μｍ、 スポンジ硬度２０°〜４０°、 当接圧力３００〜１５００ｇ においてほぼ良好な結果が得られた。

【００８１】以上のように、ＡＣ印加方式で帯電部材に
電圧を印加して接触帯電を行う系で、帯電部材をスポン
ジ形状とし、放電領域においてスポンジセル２ｃの高さ
ｄ（加圧状態時）が放電を行うのに好ましい５〜２００
μｍとすることによってソリッド帯電ローラ以上の帯電
性能を得ることができ、また、モアレや帯電音の発生を
軽減することに成功した。

【００８２】また、上記実施例においては、ＡＣ印加方
式で帯電部材に電圧を印加して接触帯電を行う系につい
て説明したが、帯電開始電圧以上のＤＣ電圧のみを印加
して接触帯電を行う系においても実質的な帯電領域を広
く取ることができ、高速化への対応が可能になる。

【００８３】〈実施例２〉（図６） 本実施例は、接触帯電部材をスポンジ表面の帯電ブレー
ド２Ａにした例である。

【００８４】接触帯電部材としてソリッドゴムのブレー
ドを用いた場合、従来は （１）硬度が高いため摺動によって感光体表面に傷を付
けてしまう、 （２）ブレード端部にトナー、ごみ、水滴がたまること
によって筋状の帯電不良を発生してしまう、 といった問題点が実用上の課題となっていた。

【００８５】上記の（１）に対しては、ブレードを感光
体に対してニップを確保しながら軽い圧力で当接させ
る、（２）に対してはゴミ等がブレードエッジに挟まら
ないように工夫する、等の対策が考えられるが、ソリッ
ドゴムのブレードではこれらによる効果が不十分であっ
た。

【００８６】このため、本実施例では抵抗値制御したス
ポンジを帯電ブレードの表面に配置することによってこ
の問題を解決した。

【００８７】この際、前記の（１）の摺動傷の問題点に
関してはスポンジの特性は大きく問題にならず、硬度が
低ければある程度の問題解決を図ることが出来た。

【００８８】しかし、（２）の問題を解決するために
は、感光体と帯電ブレードの間隔だけで帯電を行わせる
のではなく、ニップ内部においても帯電を行わせること
が好ましい。このことから、帯電ブレードの表面スポン
ジ層を、加圧状態においてセルの高さが放電に好ましい
５〜２００μｍとした。

【００８９】具体例を以下に示す。本実施例では、実施
例１で用いた電子写真方式のプリンターのスポンジ帯電
ローラ２の代わりに帯電ブレード２Ａを装着し、これに
印加するバイアスも同じ仕様とした。

【００９０】帯電ブレード２Ａは、図６に示すように、
厚さ２ｍｍの導電性シリコーンゴムによる加圧補助部材
２ｄの表面層に、クロロプレンゴムに導電性カーボンを
分散し、体積抵抗値１０⁶ Ωｃｍとしたものを発泡させ
たスポンジ層２ｂを１ｍｍの厚さで形成した。この時、
スポンジのセル２ｃは単泡で、平均径（自由状態時）は
１５０μｍであった。

【００９１】この帯電ブレード２Ａを感光体ドラム１に
対して３００ｇの総圧で加圧した。これにより感光体ド
ラム１と帯電ブレード２Ａの接触ニップＮの幅Ｗ_N は２
ｍｍを確保することができ、加圧状態でスポンジのセル
高さは１２０μｍになるため、本実施例のように２００
０Ｖ_PPのＡＣ電圧を印加する系では当接ニップ部Ｎの領
域でも十分放電が可能で放電領域が広がり、感光体表面
を均一帯電することが可能になった。

【００９２】このようにして構成した帯電ブレード２Ａ
を装着した前記の電子写真方式のプリンターで画像出力
を行った例を示す。

【００９３】比較例の帯電ブレードとして、導電処理を
行ったシリコーンゴムの表面に体積抵抗値１０⁶ Ωｃｍ
に調整した厚さ２００ミクロンのウレタン樹脂をコーテ
ィングして作ったソリッドタイプの帯電ブレードを用い
た。

【００９４】３２．５℃、８５％RHの高温高湿環境（H/
H 環境）で画像出力を行った時、ソリッドタイプの帯電
ブレードでは耐久通紙によってごみやトナーがブレード
エッジに挟まった時に、また耐久中の装置の起動時（朝
一）に装置の定着器から発生した水蒸気が、機内温度が
低いためブレードエッジで結露することによって画像上
で黒縦筋となる帯電不良を発生することが多かった。

【００９５】これに対し、本実施例によるスポンジ表面
の帯電ブレード２Ａでは、ごみ・トナー・水滴はスポン
ジのセルに吸収される。またはブレード表面で拡散され
ることにより帯電不良となることは少ない。

【００９６】ソリッドブレードではニップ部領域では放
電ギャップが存在しないため帯電が行われないのに対
し、スポンジブレードでは５〜２００μｍの放電ギャッ
プｄが確保されていればニップ部Ｎでの帯電が可能にな
り、ごみ等の影響を受けにくい構成とすることができ
た。

【００９７】このように、帯電ブレードにおいても表面
をスポンジ形状とし、加圧状態において各々のセルの高
さｄを５〜２００μｍとすることによって大幅な帯電性
能の向上が図れることがわかった。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、接触帯電装置にお
いて接触帯電部材の表面をスポンジ形状とし、被帯電体
との加圧状態において各々のセルの高さが５〜２００μ
ｍなる設定とすることにより、ソリッドタイプの帯電部
材では不可能であった、被帯電体との当接ニップ領域で
の帯電が可能になり、従って帯電の高速化が可能にな
り、また、モアレや帯電音の発生を軽減することができ
るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例装置の横断面模型図

【図２】 図１の要部の拡大模型図

【図３】 図１の装置を用いたプリンターの一例の概略
構成図

【図４】 帯電ローラの抵抗値測定要領図

【図５】 感光体表面電位の等位相面を示した図

【図６】 第２実施例装置の横断面模型図

【図７】 （ａ）はソリッドタイプの帯電ローラを用い
た接触帯電装置の横断面模型図、（ｂ）は装置の一端側
の縦断面模型図、（ｃ）は等価回路

【符号の説明】

１ 被帯電体としての電子写真感光体ドラム １ａ 感光体層 １ｂ 導電性基層 ２ スポンジ帯電ローラ ２ａ 芯金 ２ｂ スポンジ帯電層 ２ｃ セル ３ 電源 Ｎ 当接ニップ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被帯電体に対して電圧を印加した接触帯
   電部材を加圧当接させて被帯電体面の帯電を行う接触帯
   電装置において、 接触帯電部材はスポンジ表層を持ち、被帯電体に対する
   加圧当接状態において接触帯電部材のスポンジ表層の被
   帯電体との接触面領域における各スポンジセルの被帯電
   体面からの高さが５〜２００μｍの範囲にあることを特
   徴とする接触帯電装置。
2. 【請求項２】 接触帯電部材に印加される電圧が、被帯
   電体の所望の目標帯電電位に相当する直流電圧に、接触
   帯電部材と被帯電体との間で放電が開始する電圧の２倍
   以上のピーク間電圧をもつ交流電圧を重畳した振動電圧
   であることを特徴とする請求項１記載の接触帯電装置。