JPH05323765A

JPH05323765A - 帯電装置

Info

Publication number: JPH05323765A
Application number: JP4123411A
Authority: JP
Inventors: Masami Asano; 雅己浅野; Shuji Iino; 修司飯野; Akihito Ikegawa; 彰仁池側; Mochikiyo Osawa; 以清大澤
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1993-12-07
Also published as: US5568231A

Abstract

(57)【要約】【目的】接触帯電子を含む帯電装置であって、該接触
帯電子が接触する感光体表面にピンホール等が存在して
も、過度の異常電流発生を防止して該接触帯電子の発火
や延焼を防止できるとともに感光体表面を一様な電位で
帯電させることができる帯電装置を提供する。【構成】帯電ブラシ部分２０を含む帯電装置２であっ
て、該ブラシ部分２０が定電圧電源ＰＷに、ブラシ繊維
２１に流れる電流値の上限を規制する電流上限規制部２
００を介して接続される帯電装置２。

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、プリンタ等の
電子写真方式の画像形成装置に用いる帯電装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ等における電子写真プ
ロセスでは、通常、静電潜像担持体である感光体表面を
帯電装置にて帯電させ、該帯電域に画像露光して静電潜
像を形成し、該静電潜像を現像して可視像化し、該可視
像を転写材へ転写する。前記帯電装置としては、コロト
ロン、スコロトロンチャージャといったコロナ帯電装置
に代表される非接触式帯電装置のほか、固定型、回転型
等のブラシ帯電装置や帯電ローラによる帯電装置のよう
に帯電部材を直接感光体表面に接触させて帯電を行う接
触式帯電装置が知られている。このうち、接触式帯電装
置は、感光体表面を劣化させたり、人体に悪影響を及ぼ
すオゾンの発生がコロナ帯電装置に比べてきわめて少な
いことから注目されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電子写真プロ
セス用の感光体の感光層には、往々にして、製作過程で
ピンホール又はピンホール状の感光層欠落部が発生す
る。非接触式帯電装置を用いて感光体を帯電させるとき
は、このような感光層欠落部があっても、感光体基体へ
の短絡は生じ難いが、接触式帯電装置で帯電させるとき
は、高電圧を印加されている帯電部材が直接感光体表面
に接触するため、前記感光層欠落部を通して該帯電部材
と感光体基体とが短絡する。このような短絡は特にブラ
シのような帯電接触子を有する帯電装置による帯電にお
いて起こりやすい。短絡が発生すると、帯電接触子が過
熱され、燃焼することがあり、場合によっては短絡部以
外の接触帯電子まで延焼する。そして、燃焼時に不快な
発煙があり、燃焼後にはその接触帯電子が全く使用不可
能なまでに損傷しているなどの弊害があるばかりでな
く、非常に危険である。

【０００４】さらに説明すると、例えばブラシ帯電装置
の場合、その帯電ブラシの形態としては、回転駆動され
るローラに導電性の接触子を設け、接触子に電圧を印加
する電源を含むローラ型導電性ブラシ、或いは平板基板
に導電性の接触子を設けたバー型導電性ブラシが知ら
れ、その接触子としては、タングステン、ステンレス、
金、白金、アルミニウム、鉄、銅等の金属線、レーヨ
ン、ナイロン、アセテート、銅アンモニア、ビニリデ
ン、ビニロン、弗化エチレン、プロミックス、ベンゾエ
ート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ポ
リ塩化ビニル、ポリクラール、ポリノジック、ポリプロ
ピレン等の樹脂繊維中に、カーボンブラック、炭素繊
維、金属粉、金属ウィスカ、金属酸化物、半導体材料等
の抵抗調整剤を分散せしめたものを用いることができる
とされている。

【０００５】中でも特にレーヨン繊維を母体とした帯電
ブラシはクリープ性、抵抗調整の容易性等から注目され
ている。しかし、カーボンブラック等を添加した樹脂繊
維ブラシ、例えば導電性レーヨンブラシでは、感光体の
ピンホールにより露出した接地電位の感光体導電性基板
にレーヨン糸が接触した場合に短絡回路が形成され、レ
ーヨン糸に過大な電流が流れるため、或いはレーヨン糸
と導電性基板との間で火花放電が生じるため、そのブラ
シ毛が燃焼し、別のブラシ毛まで延焼してしまうという
恐れがある。また、ブラシ形状に限らず、導電性レーヨ
ンを用いた接触式の帯電装置、例えば、平織形状、フィ
ルム形状等の接触帯電子を有する帯電装置でも同様の問
題がある。

【０００６】このような問題を解決する手段として、例
えば特開平１−３０９０７６号公報に開示されているよ
うな定電流電源を用いて帯電装置に電圧を印加すること
が考えられるが、定電流電源を用いると、帯電装置の接
触帯電子が感光体のピンホールに遭遇しても、該接触子
に異常電流が流れることが防止され、その燃焼等が防止
されるものの、図９に示すように、負荷の変動（ピンホ
ールＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの有無、その大小（Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜
Ｄ）等）によっても、電流ｉは一定であるが、印加され
る帯電電圧（図示例では−１．２ＫＶが所定値）が変動
するため、感光体帯電電位にむらが発生するという問題
がある。

【０００７】また、実際には、負荷の変動は感光体の前
歴（残留電位）や感光体の膜厚変化によっても起こり、
このような負荷の変動全てが画像に影響を与えることに
なる。そこで本発明は、接触帯電子を含む帯電装置であ
って、該接触帯電子が接触する感光体表面にピンホール
等が存在しても、過度の異常電流発生を防止して該接触
帯電子の発火や延焼を防止できるとともに感光体表面を
一様な電位で帯電させることができる帯電装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者はかかる目的を
達成すべく研究の結果、帯電子が燃えるか否かは、ピン
ホールの大きさや感光体の表面速度によるのではなく、
火花放電の放電強度によること、換言すれば、電源から
帯電装置への供給電流如何によることを見出した。

【０００９】本発明は、この知見に基づき、接触帯電子
を含む帯電装置であって、該接触帯電子が定電圧電源
に、該接触帯電子に流れる電流値の上限を規制する手段
を介して接続されることを特徴とする帯電装置を提供す
るものである。前記接触帯電子に流れる電流値の上限を
規制する手段としては、該電流値が予め定めた上限に達
すると電圧を０（Ｖ）に落とすもの、該電流値が予め定
めた上限を超えると、又は超えようとすると、その超え
た分又は超えようとする分だけ低下させるように電圧を
降下させるもの等が考えられる。

【００１０】なお、前記電流値が前記上限に達する、或
いはそれを超えると、これを画像形成装置のユーザに発
光及び（又は）発音等にて知らせる警報手段を設けるこ
とや、画像形成装置を停止させる手段を設けることも考
えられる。本発明に係る帯電装置の接触帯電子の材料
は、感光体帯電能、感光体表面硬度、感光体径、他エレ
メントとの位置関係、システム速度等を考慮しながら、
交流、直流、若しくは両者の重畳による電圧を印加して
所望の帯電量が得られるように、適宜、好適な電気抵抗
率、柔軟性、硬度、形状、強度を有するものを選択すれ
ば良く、材料的に特に限定を受けるものではない。

【００１１】導電性材料としては、タングステン、ステ
ンレス、金、白金、アルミニウム、鉄、銅等の金属線
を、適宜その長さ或いは線径を調整しながら用いること
ができる。導電性樹脂材料としては、レーヨン、ナイロ
ン、アセテート、銅アンモニア、ビニリデン、ビニロ
ン、フッ化エチレン、プロミックス、ベンゾエート、ポ
リウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリクラール、ポリノジック、ポリプロピレン等
の繊維中に、カーボンブラック、炭素繊維、金属粉、金
属ウィスカー、金属酸化物、半導体材料等の抵抗調整剤
を分散せしめたものを用いることができる。この場合、
その分散量により適宜所望の抵抗値を得ることができ
る。また、分散ではなく、繊維表面に抵抗調整材料を被
覆してもよいし、或いは導電性繊維表面を絶縁性の樹脂
材料で被覆してもよい。

【００１２】このような繊維材料の電気抵抗率は、良好
な帯電性能を得るために通常、体積抵抗率にして概ね１
０⁹Ωｃｍ以下となるようにする。また、繊維の断面形
状は、帯電性を損なわない限りにおいて、円形、楕円
形、周囲が皺状の円形、多角形、偏平状等、製法上作り
やすい形状のものを選べばよい。

【００１３】

【作用】本発明帯電装置によると、その接触帯電子が感
光体表面に接触せしめられ、該接触帯電子に電流上限規
制手段を介して定電圧電源から定電圧が印加されること
で、該感光体表面が所定電位に帯電する。感光体にピン
ホール等が存在し、これに接触帯電子が遭遇して接触帯
電子に流れる電流が変動しても、該電流値が予め定めた
上限に達しないときは、換言すれば、接触帯電子の発火
等の恐れのないときは、そのまま運転され、感光体表面
電位に変動はなく、画像に影響はない。

【００１４】しかし、前記電流値が前記上限に達し、或
いはこれを超えると、接触帯電子への印加電圧が０
（Ｖ）に、或いは、その超えた分だけ降下せしめられ、
帯電子の発火等が防止される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。以下に説明する実施例はいずれも図１に概略構成
を示すプリンタに組み込んで使用されるものである。ま
ず、図１に示すプリンタについて説明する。図１に示す
プリンタは中央部に静電潜像担持体である感光体ドラム
１を備えており、このドラムは図示しない駆動手段によ
り矢印ａ方向に回転駆動される。ドラム１の周囲には帯
電装置２、現像装置３、転写チャージャ４、クリーニン
グ装置５及びイレーサ６が順次配置してある。帯電装置
２は本発明に係る帯電装置である。

【００１６】感光体ドラム１の上方には光学系７が配置
してあり、この光学系はハウジング７１の中に半導体レ
ーザ発生装置、ポリゴンミラー、トロイダルレンズ、ハ
ーフミラー、球面ミラー、折り返しミラー、反射ミラー
等を配置したもので、ハウジング７１の床部に露光スリ
ット７２が形成してあり、ここから帯電装置２と現像装
置３の間を通して感光体ドラム１に画像露光できるもの
である。

【００１７】感光体ドラム１の図中右側にはタイミング
ローラ対８１、中間ローラ対８２及び給紙カセット８３
が順次配置してあり、給紙カセット８３には給紙ローラ
８４が臨んでいる。また、感光体ドラム１の図中左側に
は定着ローラ対９１、排紙ローラ対９２が順次配置して
あり、排紙ローラ対９２には排紙トレイ９３が臨んでい
る。

【００１８】以上説明した各部品はプリンタ本体１０に
搭載されている。本体１０は下ユニット１０１と上ユニ
ット１０２とからなっており、前述した帯電装置２、現
像装置３、クリーニング装置５、イレーサ６、光学系
７、タイミングローラ対８１のうちの上側ローラ、中間
ローラ対８２の上側ローラ、給紙ローラ８４、定着ロー
ラ対９１の上側ローラ、排紙ローラ対９２及び排紙トレ
イ９３はいずれも上ユニット１０２に設けられている。
この上ユニットはプリンタの図中左側端部に設けた軸棒
１０３を中心に給紙側の端部が上下に開閉することがで
き、それによってジャム処理、各種メインテナンスを行
えるようになっている。

【００１９】このプリンタによると、感光体ドラム１表
面が帯電装置２により所定電位に一様に帯電され、該帯
電域に光学系７から画像露光されて静電潜像が形成され
る。かくして形成された静電潜像は現像装置３により現
像されてトナー像となり、転写チャージャ４に臨む転写
領域へ移行する。一方、給紙カセット８３から給紙ロー
ラ８４により転写紙が引き出され、中間ローラ対８２を
経てタイミングローラ対８１に至り、ここでドラム１上
のトナー像と同期をとって転写領域へ送り込まれる。か
くして転写領域において転写チャージャ４の作用でドラ
ム１上のトナー像が転写紙上に転写され、該転写紙は定
着ローラ対９１へ至り、ここでトナー像を定着されたの
ち排紙ローラ対９２により排紙トレイ９３へ排出され
る。

【００２０】トナー像が転写紙に転写されたのち、感光
体ドラム１上に残留するトナーはクリーニング装置５に
よって清掃され、残留電荷はイレーサ６により消去され
る。なお、前記プリンタのシステム速度（感光体ドラム
１の周速）は３．５ｃｍ／ｓｅｃであり、現像装置３は
一成分の接触式現像装置であり、反転現像を行う。前記
感光体ドラム１は本例ではアルミニウム製円筒基体上に
形成したフタロシアニン系の電荷発生層上にヒドラゾン
系の電荷輸送層を形成してなる長波長光に対し感度を有
する負帯電型の機能分離型有機感光体であり、外径３０
ｍｍである。

【００２１】前記現像装置３において使用するトナーは
負帯電型のポリエステル系トナーであり、このようなト
ナーを前記現像装置３に収納し、現像バイアス−３００
Ｖの下で、現像を行うようにした。次に前記プリンタに
おける帯電装置２の基本構成を図２から図４に基づいて
説明する。帯電装置２は図２及び図３に示すように、導
電性カーボンを１８ｗｔ％含有した６デニールのレーヨ
ン繊維（ブラシ毛）２１（比抵抗１０⁶Ωｃｍ）を１０
０本一束として、基布２２の経糸２２ａにＷ織りしてあ
るパイル布を裁断してブラシ部分２０とし、その基布の
裏面に導電性接着剤をコーティングして該接着剤にて基
台２３に接着したものである。

【００２２】基台２３は厚さｔ＝１ｍｍのアルミニウム
製板である。ブラシ毛部分は長さＬ＝２４０ｍｍ、幅Ｗ
＝８ｍｍ、高さｈ１＝５ｍｍである。ブラシ毛の密度は
１５５本／ｍｍ²である。そして、図４に示すように、
ブラシ部分２０は基台２３及び電流上限規制部２００を
介して定電圧電源ＰＷに接続され、全てのブラシ繊維が
概ね感光体ドラム１表面に接触するように該ドラム表面
に押し当てられる。

【００２３】一つの例によると、前記電流上限規制部２
００は、図５に示す回路構成のものである。さらに説明
すると、定電圧電源ＰＷ（本例では−１．２ＫＶ）から
の電圧を、出力制御部２０１からの制御信号にて所定タ
イミングでオン・オフ制御されるトランジスタＴｒ及び
リップルフィルタ２０２を介して発信回路２０３へ供給
する。発信回路２０３の出力は昇圧トランスＴの一次側
に印加し、該トランスの二次側に交流高電圧を発生させ
る。この高電圧をダイオードとコンデンサ等による整流
平滑回路２０４にて直流高電圧に変換し、負荷（帯電装
置２）へ供給する。一方、負荷に流れる電流を抵抗Ｒに
て電圧に変換し、これを異常電流検出部２０５へ入力す
る。帯電装置２のブラシが感光体１のピンホール等に遭
遇し、該ブラシ毛に異常電流が流れるとそのレベルを前
記検出部２０５にて検出し、その検出値を比較部２０７
において比較基準電圧発生部２０６からの基準電圧と比
較し、該基準電圧を超えると、それをホールド部２０８
に報知し、ホールド部２０８はトランジスタＴｒをオフ
にして発信回路２０３の発信を停止させ、高圧出力動作
を停止する。すなわち、帯電装置２への供給電圧を０
（Ｖ）に落とす。

【００２４】前記基準電圧発生部２０６における基準電
圧は、帯電ブラシ部分２０に流れる電流がブラシ発火の
恐れの有無の限界と考えられる上限電流（制限電流）に
対応する値に設定される。図６は、供給電圧（Ｖ）−電
流（ｉ）の関係を例示している。図６に示す例では、上
限電流は−２００μＡとされ、小さいピンホールＡ、
Ｂ、Ｃ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）では供給電圧が０（Ｖ）に落ち
ず、定電圧で感光体１表面を一様に帯電させることがで
き、画像形成を続行できるが、許容できない大きさのピ
ンホールＤ（Ｃ＜Ｄ）については、電流が−２００μＡ
を超えようとし、そのときは、供給電圧が０（Ｖ）に落
ちる。

【００２５】また、他の例では、前記電流上限規制部２
００として、図７に示すように、トレック社製のＭＯＤ
ＥＬ６１０Ａが採用される。この装置によると、例え
ば前記上限電流（制限電流）を−２００μＡとした場
合、図８に示すように、帯電装置２のブラシ部分２０が
許容できないピンホールＤに遭遇して流れる電流が該制
限電流を超えようとすると、その超えようとする分Ｘを
引き下げるように、供給電圧をＹだけ降下させる。この
装置の場合、ピンホールＤがあっても、帯電装置２への
電圧供給は続けられ、従って、画像形成を続行できる。
この場合、異常をユーザに知らせる手段、例えば発光ダ
イオードを点灯させる警報手段、液晶ディスプレイに異
常を示す表示をさせる警報手段を設けたり、異常電流が
大きすぎるときはプリンタを停止させてしまう手段、さ
らには停止後にサービスマンをコールすべきメッセージ
を表示する手段を設けておくことが考えられる。

【００２６】次に感光体ドラム１の感光層に予め直径６
００μｍのピンホールを設け、この感光体ドラム１表面
を帯電装置２で帯電させ、ブラシ燃焼性の評価を行っ
た。この評価にあたっては、前記制限電流値（μＡ）を
種々変化させてみた。ブラシ部分２０を構成するブラシ
繊維については、前述のとおり、太さ６デニール、長さ
５ｍｍ、比抵抗１０⁶Ωｃｍである。

【００２７】燃焼性の評価は、感光体１のピンホールに
対応する帯電ブラシ先端を観察し、初期に比べ短くなっ
ている場合には「燃焼した」と判断した。延焼や発煙の
認められる場合は、それでもって「燃焼した」と判断し
た。評価結果は表１のとおりである。表１において、実
施例１〜５はいずれも図５に示す電流上限規制部を採用
している。比較例１はかかる規制部を採用していない。
また、燃焼性の欄において「○」印は燃焼無し、「×」
印は燃焼したことを示している。総合評価欄は、全体的
な総合評価を示すもので、「○」印は異常が認められ
ず、全体的に良好な状態を、「×」印は不良状態を示し
ている。

【００２８】

【表１】

【００２９】前記評価実験のほか、ブラシ部分２０を構
成するブラシ繊維につき、その太さを１０デニールと
した場合、その長さを３ｍｍ、７ｍｍとした場合のそ
れぞれにつき、表１の実施例１〜５と同様の実験を行っ
たが、いずれもブラシ部分の燃焼は認められず、燃焼性
は繊維太さや長さに依らないことが分かった。また、ブ
ラシ繊維の比抵抗を１０⁴、１０⁵、１０⁷、１０⁸、
１０⁹（単位Ωｃｍ）とした場合についても、表１の実
施例５と同様に制限電流値を−２００μＡとして実験を
行ったが、いずれの場合もブラシ部分の燃焼は認められ
なかった。また、繊維抵抗を上げることで燃焼性の点は
改良されていくが、帯電能の点から繊維抵抗は１０⁸Ω
ｃｍ以下が望ましいことが分かった。

【００３０】なお、本発明は図２のブラシ形状に限ら
ず、各種タイプの接触式の帯電装置、例えば、ブレード
形状、平織形状、フィルム形状等の接触帯電子を有する
帯電装置にも同様に適用でき、特にこれらを燃焼し易い
レーヨン等の樹脂で構成するとき、特に有効なものであ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、接
触帯電子を含む帯電装置であって、該接触帯電子が接触
する感光体表面にピンホール等が存在しても、過度の異
常電流発生を防止して該接触帯電子の発火や延焼を防止
できるとともに感光体表面を一様な電位で帯電させるこ
とができる帯電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明帯電装置を組み込み使用するプリンタの
１例の概略断面図である。

【図２】本発明に係る帯電装置の１例の斜視図である。

【図３】図２に示す帯電装置におけるブラシ繊維の基布
への織り込み状態の説明図である。

【図４】本発明に係る帯電装置の電圧供給回路のブロッ
ク図である。

【図５】電流上限規制部の１例の回路図である。

【図６】図５に示す回路による供給電圧（Ｖ）−電流
（ｉ）関係を示すグラフである。

【図７】電流上限規制部の他の例を示すブロック図であ
る。

【図８】図７に示す電流上限規制部による供給電圧
（Ｖ）−電流（ｉ）関係を示すグラフである。

【図９】定電流電源による供給電圧（Ｖ）−電流（ｉ）
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１感光体ドラム２帯電装置２０ブラシ部分２１ブラシ繊維２２基布２３基台２００電流上限規制部ＰＷ定電圧電源

フロントページの続き (72)発明者池側彰仁大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者大澤以清大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタカメラ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接触帯電子を含む帯電装置であって、該
接触帯電子が定電圧電源に、該接触帯電子に流れる電流
値の上限を規制する手段を介して接続されることを特徴
とする帯電装置。