JPH05297682A

JPH05297682A - 帯電装置

Info

Publication number: JPH05297682A
Application number: JP9915892A
Authority: JP
Inventors: Akira Kumon; 明九門; Katsutoshi Ogawa; 勝敏小川; Masahiro Aizawa; 昌宏相澤; Masaichiro Tachikawa; 雅一郎立川; Noboru Katakabe; 昇片伯部; Hitoshi Hisada; 均久田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-04-20
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】小型プリンターを実現する際、各構成部材の
寸法を小さくするには限度があるので、プロセス統合に
よってこれを実現する。まず、排トナーボックスを省略
して転写残りトナー越しに感光体を帯電する方法を考案
する。【構成】帯電装置の帯電部材は導電性のワイヤー状帯
電子を像担持体の回転軸に対して９０度未満となるよう
構成する。ワイヤー状帯電子は適当な間隔（約３ｍｍ）
を持たせ感光体に約３ｍｍのニップで接触させる。ワイ
ヤー状の帯電子材料にはアモルファスコバルト（抵抗は
１０⁹Ωｃｍ以下）を用い、トナー極性と同一のパルス
電圧を印加する。パルスはＶmin−５０Ｖ、Ｖmax−６５
０Ｖ、パルス周波数１００Ｈｚの矩形波とした。帯電装
置は通常の帯電、露光、現像、転写、クリーニングプロ
セスからクリーニング部を取り外して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、ファクシミリ、
プリンターに係り、特に電子写真方式の帯電装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、帯電装置はオフィスユースの目的
からパーソナルユースへと移行しつつあり小型化、メン
テフリー等を実現する技術が求められている。パーソナ
ルユースを目的とする小型のプリンターは、配置される
場所が机上の隅であったり、一般の家庭で使用される場
合が想定され、メンテナンス性やオゾン排気が少ない等
の条件が満たされることが普及のポイントとなる。これ
までは電子写真方式の複写機、プリンターはコロナ放電
を用いたプロセスが主であったためオゾン発生が多くパ
ーソナルユース用としては不十分なものであった。オゾ
ン発生の低減に向けては特開昭63-149668号公報をはじ
めとして特公昭63-9233号公報、特開平3-293684号公
報、特開平3-293683号公報等に見られるように帯電部材
としてローラやブラシ等を用いた帯電装置が提案されて
いる。以下、図面を参照しながら、上記した従来の帯電
装置の一例について説明する。

【０００３】図６ａ、６ｂは従来の帯電装置の構成を示
す概略図である。図６ａにおいて、２０は感光体ドラム
で接地されており、２０ａは導電性基材、２０ｂは感光
層である。２１は帯電ローラで図５ｂのＡ領域で感光体
ドラム２０の感光層２０ａと接触している。２２は帯電
ローラに電圧を印加する電源である。２３は露光装置、
２４は現像装置、２５は転写装置、２６はクリーニング
装置、２７は定着装置、２８は転写用紙である。以上の
ように構成された帯電装置について、以下その動作につ
いて説明する。

【０００４】まず、感光体ドラム１上に均質な電荷を付
与する。図７に示すような電圧波形を印加することで得
られる。図７において、ＶTHは放電開始電圧、Ｖmax、
Ｖminは直流に加え交流を印加するときのピーク値を示
している。実際に重畳する交流はＶmax−ＶminがＶTHの
２倍以上になるよう印加される。直流に交流を印加する
ことで感光体ドラム２０と帯電ローラ２１間で電荷授受
が行なわれ均質な表面電位が得られことになる。帯電に
引き続き露光装置２３で像露光を行う。露光後現像装置
２４でトナーにより顕像化を行い、転写装置２５により
転写用紙２８に転写される。感光体ドラム２０上の残留
トナーはクリーニング装置２６により取り除かれる。転
写用紙２８の画像は定着装置２７で転写用紙２８に固定
される。帯電ローラ２１は感光体ドラム２０と接触して
いるため放電時の電流が小さくオゾン発生はほとんどで
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】プリンターを小型化す
るために構成部材の寸法を小さくするには限度があるた
めプロセスを統合することで小型化を実現することが有
効である。この目的の為、転写残りのトナーを回収する
排トナーボックスを省略することは意味がある。また、
効率よくトナーを使い切ることによりランニングコスト
を低減できる。しかしながら上記のような接触式の構成
では、帯電ローラが被帯電体である感光体に充分接触し
ていることが肝要である。また、像担持体上のトナーを
転写用紙に移す転写手段は静電転写法が主流で、トナー
は絶縁性のものが広く使われている。従って、転写残り
のトナーを介しての帯電は、絶縁性のトナーを介しての
帯電となり、導電性の部材を像担持体に当接させて帯電
させる方式は原理的に困難であるという問題点を有して
いた。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑み、感光体ドラム
上に転写残りトナーが残留している状態で感光体に電荷
付与ができるような帯電装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の帯電装置は、電圧を印加した帯電部材を被
帯電体に当接させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置
であって、前記帯電部材は、被帯電体の移動方向に対し
て９０度未満の角度を有して架張された導電性の線材よ
りなり、前記線材は任意の間隔を有する複数の帯電線を
具備するか、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接
させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置であって、前
記帯電部材は、被帯電体の移動方向に対して９０度未満
の角度を有して架張された導電性の線材よりなり、前記
線材は任意の間隔を有する複数の帯電線を抵抗体を介し
て電圧印加源と接続させるか、電圧を印加した帯電部材
を被帯電体に当接させて被帯電体の表面を帯電する帯電
装置であって、前記帯電部材は、被帯電体の移動方向に
対して９０度未満の角度を有して架張された導電性アモ
ルファス金属の線材よりなり、前記線材は任意の間隔を
有する複数の帯電線を具備するか、電圧を印加した帯電
部材を被帯電体に当接させて被帯電体の表面を帯電する
帯電装置であって、前記帯電部材は、被帯電体の移動方
向に対して９０度未満の角度を有して架張された導電性
アモルファス金属の線材よりなり、前記線材は任意の間
隔を有する複数の帯電線を抵抗体を介して電圧印加源と
接続したことを特徴とする構成を備えたものである。

【０００８】

【作用】感光体上にトナーが付着している状態で感光体
を帯電するためには（１）外部よりイオン源を設けて帯
電する（２）トナーを導電荷してトナーを介して帯電す
る（３）トナーを除去して帯電する方法に大別できる。
（１）はオゾンの問題（２）はトナーに限定があるので
（３）を効率よく行う方法があれば最も有効である。感
光体上に残留するトナーを除去するには帯電部材に回収
電界を作用させて行うのも一法である。発明者らは帯電
部材に用いるローラやブラシに帯電用の直流印加の他、
交流を印加して回収と帯電が両立するポイントが存在す
るか否かの検討を行った。結果は、ローラとブラシとも
回収と帯電が行えるポイントが存在するものの回収電界
により帯電部材の周辺にトナー付着が生じ除々に帯電効
率が低下する。発明者らはこの点に鑑みて帯電部材にト
ナーの蓄積が起こらないようある適当な間隔を保ったワ
イヤーを感光体ドラム回転軸に対して９０度未満の角度
をもたせて接触させた。感光体ドラム上のトナーはこの
ワイヤーとの接触により位置を変えられることになる。
さらに、元々あったトナー位置をずらして帯電させるこ
とによりトナー電荷と感光体電荷との電気的反発が強く
なり現像ステーションでの回収が可能となる。また、ワ
イヤー間はパルス印加を行い効率よく放電させることで
これを補った。この方法により感光体ドラム上にトナー
が存在しても接触式で感光体ドラムを帯電できることに
なる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例の帯電装置ついて、図
面を参照しながら説明する。

【００１０】図１は本発明の実施例における帯電装置の
帯電部材の正面図である。図１において、図１ａは正面
図、図１ｂは側面図を示す。１は導電性支持体、２は帯
電子で図１ａに示すように水平軸に対して角度θを保っ
ていいる。θは９０度未満が有効で望ましくは６０〜８
０度である。帯電子２は図１中に示すように適当な間隔
ｄを保って配置されている。間隔ｄは０．２mm〜６０mm
が有効で望ましくは１mm〜５mmである。帯電子２は導電
性のワイヤーからなる。金属としてはタングステン、ア
ルミニウム、銅、ステンレス等の金属ワイヤーやカーボ
ン、カーボンファーバーを分散、あるいは積層構造の合
成繊維、さらに、結晶性の高い材料ではなくアモルファ
ス状態のものが望ましい。アモルファス金属としてはコ
バルト等、非金属ではアモルファスカーボン等が挙げら
れる。これらの材料の組み合わせや編んだものでも良
い。ワイヤー１本または数千本束ねたものでも良い。電
気抵抗は最大１０⁹Ωcm以下であれば使用できる。これ
らのワイヤーやワイヤー束は金属、例えば、アルミニウ
ム、鉄、銅、亜鉛等の支持体に固定されるか、絶縁性の
樹脂中に導電性フィラーを分散させて体積抵抗を１０⁶
〜１０¹⁰Ω・ｃｍ位に調節した支持体に固定しても良
い。本実施例の帯電子２はアモルファスコバルトのワイ
ヤー線径１５μｍ、線数４５本を束ねたものを用いた。
ワイヤー束間隔は３mmとした。帯電子２は図１ｂに示す
ように半円弧状に取付、被帯電体である感光体ドラムと
は図１ｂ中のＡ領域で接触する。半円弧状の半径は接触
幅に依存するが本実施例で用いたのは１〜１０mmで望ま
しくは３mmであった。接触幅は被帯電体との相対移動速
度にも依存し、本実施例の場合、感光体ドラムを１５〜
３０mm/sで移動させ帯電させ、０．５〜１５mmが有効で
望ましくは３mm位である。

【００１１】図２ａ、図２ｂには別の実施例の帯電部材
の正面図、側面図を示す。帯電子２は４０〜２００μｍ
の線像のワイヤーからなる。導電性支持体１はアルミニ
ウム等の金属ブロックの他、アクリル等絶縁性の樹脂で
も良い。ブロックに絶縁性の部材を用いた場合は帯電子
２としてのワイヤーはブロックの端部で電源と接続され
る。導電性支持体１はポリエチレン、ポリスチレン、ポ
リプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ナイロ
ン、ポリエステル、フェノール樹脂等の絶縁性樹脂中に
酸化亜鉛、酸化スズ、カーボンブラック、カーボンファ
イバー等の導電性フィラーを分散して体積抵抗を１０⁶
〜１０¹⁰Ω・ｃｍ位に調節してもよい。この場合、抵抗
調整された導電性支持体１を介して帯電子２に電圧が印
加される。帯電子２は上記導電性支持体１に対して連続
な１本のワイヤーではなく、複数の帯電子２が導電性支
持体１に対して独立に固定される。導電性支持体１に前
記した抵抗調整部材を用いる理由として、帯電子２が被
帯電体である像担持体に接触されるので、絶縁皮膜の損
傷に伴う急激な電荷漏洩が起こる可能性がある。もし仮
に帯電子２が連続のワイヤーより構成されていると被帯
電体の一部に絶縁欠陥があると、電荷漏洩のため電圧が
降下してしまう。これを回避するため帯電子２は抵抗調
整された導電性支持体１に各帯電子２は独立して接続さ
れており、電圧は抵抗調整された導電性支持体１を介し
て行われる。帯電子２と被帯電体である像担持体とはわ
ずかな接触幅で当接しているので、部分的な欠陥が存在
しても画像上のは欠陥部分しか現れない。図２ａ、図２
ｂに図示された帯電子２は適当な架張を与えられ、被帯
電体である像担持体感光ドラムと帯電子２間に介在物と
してのトナーや紙紛が存在しても、これを移動させるに
足る架張でなければならない。図３に図１に前記した帯
電子２を帯電装置に組み込んだ概略図を示す。図３にお
いて、３は感光体ドラム、４は帯電子２を含む帯電部
材、５は露光装置、６は現像装置、７は転写装置、８は
定着装置、９は複写用紙、１０は帯電部材４に印加する
ための電源装置である。

【００１２】以上のように構成された帯電装置につい
て、以下図３を用いてその動作を説明する。

【００１３】まず感光体ドラム３は帯電部材４によって
帯電される。帯電部材４には電源装置１０からパルス電
圧が印加される。具体的には感光体ドラム３が負帯電型
の場合0-Pが−１０００Ｖ〜−２０００Ｖの矩形波を印
加する。パルス周波数は１〜２０００Ｈｚが有効で、特
に、１００〜１０００Ｈｚが望ましい。印加は負帯電感
光体を用いる限り正極性側に振れないようにする。これ
は、反転現像を行う場合、トナーの極性が負であり、帯
電部材４が静電気的な引き合いによって生じるトナーの
汚染を受けなくするためである。パルス印加の目的は放
電を効率よく持続させるために行う。放電が持続される
ためには放電臨界条件が変化することが必要となる。Ｐ
ａｓｃｈｅｎ放電では空隙条件が変化するか、印加電圧
等の条件を変える必要がある。本実施例では、印加電圧
の条件を変えることで放電の高効率化を図った。また、
帯電子２の材料も前記したようにエネルギー損失の少な
いアモルファス材料を用いる。本実施例で用いた電圧波
形を図４ａ、図４ｂに示す。印加パルスの電圧最低値Ｖ
min−５０Ｖ、電圧最大値Ｖmaxを−６５０Ｖとした。ま
た、パルス周波数を１００Ｈｚとした。このとき感光体
ドラム３の表面電位は約５００Ｖであった。パルス周波
数が１０００Ｈｚ位の場合は、矩形波とせずＳＩＮ波を
印加しても良い。ＳＩＮ波とした場合、図４ｂに示すよ
うに直流成分６５０Ｖ、交流成分のP-P値は１００Ｖ
（Ｖmax−Ｖminの値）位が良好であった。この理由とし
て感光体ドラム３の表面に残留するトナーが交流電界に
よって振動され容易に元々の位置から移動しやすくなる
からである。帯電子２と感光体ドラム３とは接触してい
るので印加する交流の振幅は小さくてよい（空隙が大き
いと振幅を大きくすることが必要）。感光体ドラム３の
帯電に引き続き露光装置５で像露光を行い潜像を形成す
る。潜像形成後、現像装置６によって顕像化される。現
像装置６は一成分、二成分方式接触、非接触、また、ト
ナーは磁性、非磁性を問わない。顕像後転写装置７によ
って画像信号に併せて給紙された複写用紙９にトナーは
転写される。転写装置６はコロトロン方式、ベルト転写
方式、ローラ転写方式等何れを用いても良い。複写用紙
９上のトナーは定着装置８によってトナーが固定され
る。一方、感光体ドラム３上には転写装置７で複写用紙
９に転写されずに残留したトナーがある。感光体ドラム
３が回転を続け帯電部材４に再び到達すると感光体ドラ
ム３上のトナーは帯電部材４の感光体ドラム３の回転軸
に対して９０度未満の角度を持った帯電子２によって元
々の位置からずらされ、同時に感光体ドラム３は帯電さ
れる。帯電子２にはトナー電荷と同極性の電荷しか印加
されておらず、また、帯電子２は３mm間隔をもっている
のでトナーは帯電子に蓄積しない。帯電子２を半円弧状
に形成するのもトナー蓄積を抑制する目的である。さら
に、感光体ドラム３が回転を続けると露光装置５によっ
て残留トナー越しに像露光が行われる。残留するトナー
の密度が低いため露光にはほとんど影響しない。感光体
ドラム３の基材を透明化して感光体ドラム３の基材側か
ら露光すればトナーによる露光隠ぺいの問題はなくな
る。現像装置６位置では像露光によって形成された潜像
に従って反転現像による顕像化が行われる。通常現像装
置６には感光体ドラム３上の表面電位Ｖ₀に対してＶ₀＞
Ｖｂなるバイアス電位Ｖｂが印加される。上記したトナ
ーを移動して帯電した箇所が露光装置５によって露光さ
れたとすると感光体ドラム３の表面電荷が漏洩して電位
ＶＬとなり、Ｖｂ＞ＶＬであるからトナーが付着して画
像部となる。反対に未露光部であるならばＶ ₀＞Ｖｂの
関係によりトナー付着は起こらない。さらに、感光体ド
ラム３は表面のトナーを移動させて帯電させているので
トナーによる分極を極力抑えられ、同極性による反発か
ら容易に現像装置６に回収される。本実施例では、非接
触現像器を用いた。現像装置６感光体ドラム３表面に最
も近接してトナーを供給するスリーブと感光体ドラム３
表面との距離は３５０μｍとした。現像バイアスＶｂを
−３５０Ｖとし磁性トナーを用いた。この顕像化の行程
以降は上記した転写の行程に移行し、帯電、露光、現
像、転写、クリーニングの行程を経た通常の電子写真プ
ロセスに劣らない画像が得られる。本実施例による帯電
部材４を用いると非画像部のトナー効率よく回収される
ので顕像化の行程に引き続く転写行程では上記した静電
式転写方式の他、シリコーン樹脂、オイル、ゴム等を用
いた物理吸着方式による転写も用いることができる。ま
た、感光体ドラム３に直接、定着装置８の加熱部を押圧
しても良い。

【００１４】以上のように、導電性の帯電子を適当な間
隔を開け、像担持体である感光体ドラムの回転軸にたい
して９０度未満の角度を有して接触させ、前記帯電子に
トナーの帯電極性と同極性のパルス電圧を印加すること
によって、感光体ドラム上に残留するトナーを移動さ
せ、帯電することにより現像器でのトナー回収が可能に
なった。これにより、オゾン発生の少ない、小型の帯電
装置が実現できる。

【００１５】（比較例）図５はクリーナー機構のない帯
電装置の比較例を示す概略図である。図５において、１
１は本実施例の帯電部材４に代わる帯電器である。感光
体ドラム３、露光装置５、現像装置６、転写装置７は図
３と同様である。図３の実施例と同様転写残りのトナー
が感光体ドラム表面に残留している場合を説明する。感
光体ドラム３が回転を続けて表面にトナーを付着させた
状態で帯電器１１を通過すると感光体ドラム３とトナー
は共に帯電されるが、感光体ドラム３とトナーの持つ容
量によって分配を受ける。トナーが残留していない時の
感光体ドラム３の表面電位をＶ、分配された時の感光体
ドラム３の電位をＶ２とするとトナー容量Ｃ１、感光体
ドラム３容量Ｃ２によってＶ２はＶ２＝Ｃ１・Ｖ／（Ｃ
１＋Ｃ２）と書ける。この状態で帯電に引き続き露光を
行い、現像装置６によって顕像化すると、本来回収され
るべきトナーが回収されず残ってしまう、すなわち、前
に露光した画像が現れたり、カブリとになる。これは上
記したように本来の感光体ドラム３の表面電位Ｖに対し
てＶ２が低いこと、さらに、感光体ドラム３表面はトナ
ー電荷によって表面にトナー電荷と反対極性が誘導され
ることなどから感光体ドラム３からのトナー離れが悪く
回収能力の低下を招くためであると考えられる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明は、電圧を印加した
帯電部材を被帯電体に当接させて被帯電体の表面を帯電
する帯電装置であって、前記帯電部材は、被帯電体の移
動方向に対して９０度未満の角度を有して架張された導
電性の線材よりなり、前記線材は任意の間隔を有する複
数の帯電線を具備するか、電圧を印加した帯電部材を被
帯電体に当接させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置
であって、前記帯電部材は、被帯電体の移動方向に対し
て９０度未満の角度を有して架張された導電性の線材よ
りなり、前記線材は任意の間隔を有する複数の帯電線を
抵抗体を介して電圧印加源と接続させるか、電圧を印加
した帯電部材を被帯電体に当接させて被帯電体の表面を
帯電する帯電装置であって、前記帯電部材は、被帯電体
の移動方向に対して９０度未満の角度を有して架張され
た導電性アモルファス金属の線材よりなり、前記線材は
任意の間隔を有する複数の帯電線を具備するか、電圧を
印加した帯電部材を被帯電体に当接させて被帯電体の表
面を帯電する帯電装置であって、前記帯電部材は、被帯
電体の移動方向に対して９０度未満の角度を有して架張
された導電性アモルファス金属の線材よりなり、前記線
材は任意の間隔を有する複数の帯電線を抵抗体を介して
電圧印加源と接続したことを特徴とする構成を備え、導
電性帯電子にトナーの帯電極性と同極性のパルス電圧を
印加することによって、感光体ドラム上に残留するトナ
ーを移動させ、帯電することにより現像器でのトナー回
収が可能になった。これにより、オゾン発生の少ない帯
電装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における帯電部材の正面図及び
側面図

【図２】本発明の実施例における帯電部材の正面図及び
側面図

【図３】本発明の実施例における動作説明のたの帯電装
置の概略図

【図４】本発明の実施例に対する帯電部材へ印加電圧波
形を示す図

【図５】本発明の実施例に対する比較例動作説明のため
の概略図

【図６】従来の帯電装置の動作説明のための概略図と帯
電部材が像担持体に接触している様子を示す概略図

【図７】従来の帯電部材への印加電圧波形を示す図

【符号の説明】

１導電性支持体２帯電子１０電源装置

フロントページの続き (72)発明者立川雅一郎大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者片伯部昇大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者久田均大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接
させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置であって、前
記帯電部材は、被帯電体の移動方向に対して９０度未満
の角度を有して架張された導電性の線材よりなり、前記
線材は任意の間隔を有する複数の帯電線を具備したこと
を特徴とする帯電装置。
【請求項２】電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接
させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置であって、前
記帯電部材は、被帯電体の移動方向に対して９０度未満
の角度を有して架張された導電性の線材よりなり、前記
線材は任意の間隔を有する複数の帯電線を抵抗体を介し
て電圧印加源と接続したことを特徴とする帯電装置。
【請求項３】電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接
させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置であって、前
記帯電部材は、被帯電体の移動方向に対して９０度未満
の角度を有して架張された導電性アモルファス金属の線
材よりなり、前記線材は任意の間隔を有する複数の帯電
線を具備したことを特徴とする帯電装置。
【請求項４】電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接
させて被帯電体の表面を帯電する帯電装置であって、前
記帯電部材は、被帯電体の移動方向に対して９０度未満
の角度を有して架張された導電性アモルファス金属の線
材よりなり、前記線材は任意の間隔を有する複数の帯電
線を抵抗体を介して電圧印加源と接続したことを特徴と
する帯電装置。