JPH0527556A - 接触帯電方法 - Google Patents

接触帯電方法

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JPH0527556A
JPH0527556A JP18259691A JP18259691A JPH0527556A JP H0527556 A JPH0527556 A JP H0527556A JP 18259691 A JP18259691 A JP 18259691A JP 18259691 A JP18259691 A JP 18259691A JP H0527556 A JPH0527556 A JP H0527556A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 帯電ローラ2には、直流電圧VDCを印加する
一方、感光体ドラム1のドラム基体1aには、帯電開始
電圧の2倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧VAC
印加することにより、感光体ドラム1と帯電ローラ2と
の間に振動電界を形成させて帯電を行わせる。 【効果】 これにより、感光体ドラム1の安定した表面
帯電が可能になると共に、転写ローラ4に供給する電源
が簡素化でき、コストダウンを招来することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被帯電体の表面に当接
されて設けられた帯電部材に電圧を印加することで被帯
電体を帯電させる接触帯電方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に、複写機は、感光体ドラム
の周囲に、現像ユニットと、転写チャージャと、クリー
ナユニットと、除電ランプと、コロナ放電器とが配設さ
れており、その複写動作は、コロナ放電器により一様に
帯電された感光体ドラムの表面(感光層)を露光ポイン
トにて原稿からの反射光を露光することで、原稿に対応
した静電潜像を感光体ドラムの感光層に形成し、その
後、現像ユニットにより現像されたトナー像を転写チャ
ージャにて用紙に転写することで行われている。
【0003】また、上記のような転写が行われた感光体
ドラムは、クリーナユニットにより表面上の残留トナー
が回収されると共に、除電ランプにより残存する電荷が
消去されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ようなコロナ放電器による感光体ドラムの表面帯電で
は、感光体ドラム上に500〜700Vの表面電位を得
るために、4〜8kVといった高電圧が必要であり、さ
らには、コロナ放電によってオゾン等の発生があること
より、装置の構成部材の蝕化、および感光体ドラムの表
面のオゾン劣化による複写画像ボケ(特に、この現象は
高温環境下において著しい)等が生じ易いという問題を
有している。
【0005】そこで、近年では、特開昭63−1496
68号公報に開示されているように、感光体ドラムの表
面に当接状態で帯電ローラを設け、この帯電ローラに直
流電圧と交流電圧とを重畳した脈流電圧を印加すること
で、感光体ドラムの表面を帯電する帯電装置が提案され
ている。しかしながら、このような帯電装置では、オゾ
ン発生に伴う構成部材の劣化、およびオゾン劣化による
複写画像ボケ等を回避することはできるものの、帯電ロ
ーラに電圧を印加するための直流電源と交流電源とを設
けなければならず、さらには、転写に対して個別の直流
電源を設けなければならないため、これらの電源のコス
トが装置全体のコストダウンに対して大きなネックにな
っているという問題を有している。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の接触帯電方法
は、上記の課題を解決するために、被帯電体に当接され
て設けられた導電性部材に電圧を印加することで被帯電
体を帯電させる接触帯電方法において、以下の手段を講
じている。
【0007】即ち、上記導電性部材には、直流電圧を印
加する一方、被帯電体には、帯電開始電圧の2倍以上の
ピーク間電圧を有する交流電圧を印加することにより、
被帯電体と導電性部材との間に振動電界を形成させて帯
電を行わせる。
【0008】
【作用】上記の構成によれば、直流電圧を導電性部材に
印加する一方、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交流電圧を被帯電体に印加するよう
になっており、これにより、被帯電体と導電性部材との
間に振動電界を形成させることで被帯電体の安定した表
面電位を得るようになっている。
【0009】
【実施例】本発明の一実施例について図1ないし図10
に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0010】図2において、1は被帯電体としての感光
体ドラムの一部であり、ドラム基体1aの外周面には、
感光層1bが形成されている。2は上記感光体ドラム1
の感光層1bに所定の圧力を持って当接された導電性部
材としての帯電ローラであり、感光体ドラム1のA方向
の回転に伴って従動回転するようになっている。3は帯
電ローラ2に電圧を印加する電源である。尚、上記感光
体ドラム1の感光層1bは、CGL層(キャリア発生
層)上にCTL層(キャリア輸送層)が積層されたOP
C(Organic Photoconductive Conductor)層として形成
されている。
【0011】上記帯電ローラ2は、例えば、図3(a)
に示すように、金属芯軸2aにポリウレタン等の弾性ゴ
ム層2bを設け、更にその周面にナイロンコーティング
2cを設けたものや、図3(b)に示すように、金属芯
軸2aにカーボンを分散した発泡ウレタンゴム層2bを
被覆したもの等を用いることができる。
【0012】〔直流電圧印加の場合〕上記において、感
光体ドラム1をA方向に回転駆動させ、その表面に帯電
ローラ2を接触させて帯電ローラ2に直流電圧VDCを印
加して、帯電された感光体ドラム1の表面電位Vと、帯
電ローラ2に対する印加直流電圧VDCとの関係を夫々測
定したので、その結果を図4に示す。
【0013】上記の図4より、印加直流電圧VDCに対し
て感光体ドラム1の帯電は、約560(−V)から開始
され、その帯電開始電圧以上の電圧印加に対しては、表
面電位Vは傾き1の直線的な関係が得られた。
【0014】ここで、帯電ローラ2に印加される印加電
圧をVa 、感光体ドラム1の表面電位をVc 、感光体ド
ラム1の帯電開始電圧をVTHとすると、パッシェン(Pa
schen)の法則より、 Vc =Va −VTH …(1) 上記の(1)式が導出される。
【0015】また、図5に示すように、帯電ローラ2と
感光体ドラム1との間の微視的な空隙Sに懸かる電圧V
g は、 Vg =(Va −Vc )Z/(Ls /Ks +Z) …(2) Z :空隙Sの幅 Ls :感光層1bの厚み Ks :感光層1bの比誘電率 上記の(2)式で表される。一方、空隙Sでの放電現象
における破壊電圧Vb は、図6に示すパッシェンの放電
特性図より、空隙Sが約8μmから100μmまでの間
にあるときは、 Vb =312+6.2Z …(3) 上記の(3)式が近似式として成り立つ。
【0016】そして、上記(2)式と(3)式との交差
点から帯電領域が見積もれることより、Vg =Vb とし
て2次式の重解を求めて、理論的な感光体ドラム1の帯
電開始電圧VTHを求める。尚、以下に示す帯電開始電圧
THの計算において、Ls /Ks =Dとして計算を進め
るものである。
【0017】先ず、上記の(2)式と(3)式とより、 (Va −Vc )Z/(D+Z)=312+6.2Z …(4) 上記の(4)式となり、次の2次方程式(5)を得る。
【0018】6.2Z2 −(Va −Vc −312−6.
2D)Z+312D=0…(5)以上より、次の公式
(6)にあてはめてZについて解くと、
【0019】
【数1】
【0020】a:6.2 b:−(Va −Vc −312−6.2D) c:312D が得られる。ここで、Zは2つの解をもつ。これらの値
は、電荷転移または空気絶縁破壊が開始される2つの異
なる空隙に対応するものである。空隙が次第に接近する
場合には、Zの大きいほうの値が電荷転移が始まる点と
なり、空隙が広がる途中で放電開始される空隙を与える
のは、小さいほうのZの値となる。
【0021】そして、電荷転移が起こるための最低条件
は、b2 =4acであるから、このことより、次の式
(7)が得られ、 (Va −Vc −312−6.2D)2 =4×6.2×312D …(7) この(7)式と上記の(1)式とより、
【0022】
【数2】
【0023】上記(8)式に示す帯電開始電圧VTHの理
論式が得られる。ここで、感光層1bの厚みLs を20
μmとし、また、感光層1bの比誘電率Ks を3とする
と、 D=Ls /Ks =20/3=6.67 となり、この値を上記(8)式に代入すると、 VTH=Va −Vc =581 …(9) 上記の(9)式が得られ、前述の実測により求められた
感光体ドラム1の帯電開始電圧VTHと略一致する。
【0024】ところが、上記のように帯電ローラ2に直
流電圧VDCを印加した場合、以上のような特性を持って
感光体ドラム1の表面に帯電電位が得られるものの、そ
の静電荷パターンを公知の現像方法を用いて顕像化する
と、斑点状のムラ、すなわち帯電ムラが生じるという欠
点がある。
【0025】〔脈流電圧印加の場合〕上記の帯電ローラ
2へ直流電圧VDCを印加し、更に感光体ドラム1のドラ
ム基体1aに交流電圧VACを印加することで、交流電圧
ACのピーク間電圧VP-P に対する感光体ドラム1の表
面電位の関係を夫々測定したので、その結果を図7に示
す。尚、上記ピーク間電圧VP-P に対する感光体ドラム
1の表面電位の測定は、帯電ローラ2に印加される直流
電圧VDCを700(−V)の一定値として行ったもので
ある。
【0026】上記の図7より、ピーク間電圧VP-P の小
さい領域では、帯電電位はピーク間電圧VP-P に比例し
て直線的に増加し、ある値を越えると直流電圧VDCの値
(−700V)に略飽和して、ピーク間電圧VP-P の変
化に対して一定値となることが分かる。尚、このような
感光体ドラム1の表面電位のVP-P /2値の変化に対す
る上記の変曲点は、図7に示すように、約1100Vで
あり、この値は前述した感光体ドラム1の帯電開始電圧
TH値の略2倍の値となるものである。
【0027】このように、感光体ドラム1のドラム基体
1aに交流電圧VACを印加して得られた帯電表面を現像
すると、ピーク間電圧VP-P が小さいとき、即ちVP-P
/2値と帯電電位との間に傾き1の直線的な関係にある
領域においては、前述の帯電ローラ2に直流電圧VDC
印加するのみのときと同様に、斑点状のムラを生じてい
るが、変曲点以上のピーク間電圧VP-P を印加した領域
では、帯電電位が一定であると共に、得られた顕画像は
均一であり、帯電が均一かつ一様に行われていた。
【0028】即ち、帯電の一様性を得るためには、感光
体ドラム1の諸特性等によって決定される直流電圧印加
時の帯電開始電圧VTHの2倍以上のピーク間電圧VP-P
を有する交流電圧VACを感光体ドラム1のドラム基体1
aに印加する必要があり、そのとき得られた帯電電位
は、帯電ローラ2に印加される直流電圧VDCに依存する
ことが分かる。
【0029】以下に、上記における理論的な証明を行
う。
【0030】先ず、ピーク間電圧VP-P の変化に対する
帯電電位の関係における変曲点は、感光体ドラム1と帯
電ローラ2との間の振動電界下において感光体ドラム1
から帯電ローラ2への電荷逆転移開始点と考えられる。
【0031】図8は、帯電ローラ2への印加電圧を示す
ものである。
【0032】Vmax の電圧が印加されたとき、感光体ド
ラム1は前述の(1)式によって、V=VDC+VP-P
2−VTHの表面電位に帯電され、その差が帯電開始電圧
THを越えると過剰な感光体ドラム1上の電荷は帯電ロ
ーラ2へ逆転移する。
【0033】帯電ローラ2と感光体ドラム1との間の電
荷の転移・逆転移が両者とも帯電開始電圧VTHの関係を
有して行われるということは、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。
【0034】従って、電荷の逆転が生じるためには、 (VDC+VP-P /2−VTH)−(VDC−VP-P /2)≧VTH 即ち、VP-P ≧2VTHとなり、前述の実測によって得ら
れた結果と一致する結果が得られる。つまり、たとえ感
光体ドラム1へ局部的に過剰な電荷がのって高電位にな
っても、上述の電荷の逆転移により一様化されることが
分かる。
【0035】そこで、本実施例では、図1に示すよう
に、帯電ローラ2に直流電圧VDCを印加する一方、感光
体ドラム1のドラム基体1aに、ピーク間電圧VP-P
2.0kV、周波数が100Hzの交流電圧VACを印加
することで、感光体ドラム1の帯電を行うと共に、感光
体ドラム1に転写ローラ4を当接状態で設けることで、
感光体ドラム1に印加される交流電圧VACを利用して、
転写ローラ4による接触転写の実験を行った。
【0036】上記接触転写の実験結果は、黒ベタ転写部
濃度が1.2となり、良好な結果が得られた。
【0037】尚、上記接触転写の実験は、転写ローラ4
として抵抗値108 Ωの発泡ウレタンゴムからなるもの
を用いると共に、感光体ドラム1のA方向への回転駆動
における周速を48mm/sとして行ったものである。
また、転写ローラ4は、接続スイッチ5が接続されてお
り、接続スイッチ5の接続端子としては、アノード側を
接地したダイオードD1 のカソード側に接続された端子
5aと、カソード側を接地したダイオードD2 のアノー
ド側に接続された端子5bとを有している。
【0038】そして、上記転写ローラ4による用紙への
トナー像の転写時には、接続スイッチ5が端子5aに接
続されることで、図9に示すように、ダイオードD1
より同図中斜線部で示す直流電圧が転写ローラ4の転写
電圧として作用するようになっている。一方、転写ロー
ラ4による転写が行われていない場合は、接続スイッチ
5が端子5bに接続されることにより、図10に示すよ
うに、ダイオードD2 により同図中斜線部で示す直流電
圧が転写ローラ4に印加されて、転写ローラ4上に汚れ
として残留するトナーを感光体ドラム1に戻す作用をす
る。
【0039】以上のように、本接触帯電方法は、感光体
ドラム1に当接されて設けられた帯電ローラ2に直流電
圧VDCを印加する一方、感光体ドラム1のドラム基体1
aに、帯電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有する
交流電圧VACを印加することで、感光体ドラム1と帯電
ローラ2との間に振動電界を形成させて感光体ドラム1
の表面帯電を行わせるようになっているため、感光体ド
ラム1の表面電位を安定して得ることができ、ひいて
は、良好な複写画像を継続的に得ることができるように
なっている。
【0040】また、このように感光体ドラム1のドラム
基体1aに交流電圧VACを接続することは、感光体ドラ
ム1上のトナー像を用紙に転写する転写装置として転写
ローラを用いた場合、ダイオードの整流作用により、上
記交流電圧VACに対し直流電圧が転写ローラ4に印加さ
れることで、転写ローラ4の転写動作を可能とすると共
に、転写ローラ4のクリーニングを可能とする。
【0041】
【発明の効果】本発明の接触帯電方法は、以上のよう
に、導電性部材には、直流電圧を印加する一方、被帯電
体には、帯電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有す
る交流電圧を印加することにより、被帯電体と導電性部
材との間に振動電界を形成させて帯電を行わせる構成で
ある。
【0042】これにより、被帯電体の安定した表面電位
を得ることができ、ひいては、良好な複写画像を継続的
に得ることができる。また、転写装置としての転写ロー
ラを被帯電体に当接させて設けた場合、被帯電体に印加
される交流電圧により転写ローラに電流が流され、この
交流電流が転写ローラの転写動作を可能とする転写電流
として作用することにより、転写ローラに供給される電
源を簡素化することができ、ひいては、装置全体のコス
トダウンを招来することができるという効果を奏する。
【0043】尚、上記のようにダイオードの整流作用に
より交流電圧に対し直流電圧が転写ローラに印加される
ことにより、転写ローラをクリーニングすることも可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における感光体ドラムと、帯
電ローラと、転写ローラとを示す概略の構成図である。
【図2】上記感光体ドラムに当接されて設けられた帯電
ローラに電源から電圧が印加れる状態を示す説明図であ
る。
【図3】同図(a)および(b)は、各々、帯電ローラ
の構成例を示す縦断面図である。
【図4】印加直流電圧と感光体ドラムの表面電位との関
係を示すグラフである。
【図5】感光体ドラムと帯電ローラとの間の微視的な空
隙に懸かる電圧を示す説明図である。
【図6】パッシェンの放電特性を示すグラフである。
【図7】印加電圧VP-P 値と感光体ドラムの表面電位と
の関係を示すグラフである。
【図8】帯電ローラへの印加脈流電圧を示す波形図であ
る。
【図9】転写ローラに対して転写電流として作用する脈
流電流を示す説明図である。
【図10】転写ローラに対してクリーニング電流として
作用する脈流電流を示す説明図である。
【符号の説明】
1 感光体ドラム(被帯電体) 1a ドラム基体 1b 感光層 2 帯電ローラ(導電性部材) 4 転写ローラ VDC 直流電圧 VAC 交流電圧 VTH 帯電開始電圧 VP-P ピーク間電圧

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】被帯電体に当接されて設けられた導電性部
    材に電圧を印加することで被帯電体を帯電させる接触帯
    電方法において、 上記導電性部材には、直流電圧を印加する一方、被帯電
    体には、帯電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有す
    る交流電圧を印加することにより、被帯電体と導電性部
    材との間に振動電界を形成させて帯電を行わせることを
    特徴とする接触帯電方法。
JP18259691A 1991-07-23 1991-07-23 画像形成装置 Expired - Lifetime JP2622042B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6763207B2 (en) * 2002-12-13 2004-07-13 Xerox Corporation Intermittent DC bias charge roll with DC offset voltage
US7194224B2 (en) 2003-08-28 2007-03-20 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus, image forming process, and process cartridge

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US7194224B2 (en) 2003-08-28 2007-03-20 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus, image forming process, and process cartridge

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