JPH06130780A

JPH06130780A - 接触帯電装置

Info

Publication number: JPH06130780A
Application number: JP30500492A
Authority: JP
Inventors: Harumi Kugo; 晴美久郷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1992-10-16
Publication date: 1994-05-13

Abstract

(57)【要約】【目的】トナーが感光ドラムに融着することに基づく、
画像のスジ状の白ヌケを防止する。【構成】金属芯棒２０にスポンジ層２１、表面抵抗層２
２を被覆して帯電ローラ２を形成する。金属心棒２０に
電源３にて電圧を印加し、感光ドラム１表面を一様に帯
電する。画像上の点状の白ヌケを防止するためニップ部
Ｎにおける感光ドラム１と帯電ローラ２との当接圧を小
さくすると、感光ドラム１に対して、帯電ローラ２がス
リップし、感光ドラム１上のトナーをこすり、このた
め、今度はスジ状の白ヌケが発生しがちとなる。そこ
で、感光ドラム１と帯電ローラ２との間の動摩擦係数を
２．０以上とし、感光ドラム１の周速Ｖ１に対する、帯
電ローラ２の周速Ｖ２を０．９≦（Ｖ２／Ｖ１）≦１．
０の範囲内に抑えることで、両者の相対速度差をなくす
または小さくして、帯電ローラ２が感光ドラム１上のト
ナーをこすらないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、レーザビーム
プリンタ等の画像形成装置に装着される帯電装置に係
り、詳しくは、電圧が印加された帯電部材を被帯電体に
当接させることによって被帯電体表面の帯電（除電を含
む）を行う接触帯電装置に関する。

【従来の技術】従来の接触帯電装置について、図３を参
照して説明する。同図において、感光ドラム（被帯電
体）１は、円柱状のドラム基体１０と、このドラム基体
１０の外周面を被覆する感光層（有機半導体、アモルフ
ァスシリコン、セレン、酸化亜鉛等の光導電性半導体
層）１１とを備えている。感光ドラム１は、不図示の駆
動装置によって矢印Ｒ１方向に積極的に回転駆動され
る。この回転駆動にともない、感光ドラム表面の感光層
１１は、所定の周速度（１０ｍｍ／ｓｅｃ〜数１００ｍ
ｍ／ｓｅｃ）をもって矢印Ｒ１方向に移動する。帯電ロ
ーラ（回転帯電部材）２は、導電性基体２０を第１の抵
抗層２１で被覆し、さらにこの第１の抵抗層２１の外周
を第２の抵抗層２２で被覆することによって形成されて
いる。第１の抵抗層２１は、ブタジエンゴム、イソプレ
ンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム等に、導電性カ
ーボン等の導電性微粒子を分散させて導電性をもたせて
いる。また、第２の抵抗層２２は、ウレタンやアクリル
等の樹脂に、導電性スズや酸化チタン等の導電性微粒子
を分散させることによって、第２の抵抗層２２全体とし
ての抵抗値を制御している。帯電ローラ２は、感光ドラ
ム１の表面に所定の押圧力（本従来例では９．８Ｎ（ニ
ュートン）＝１ｋｇｆ）をもって当接され、感光ドラム
１の矢印Ｒ１方向の回転に伴い、矢印Ｒ２方向に従動回
転する。また、帯電ローラ２は、これに電圧を印加する
電源３が接続されていて、この電源３によって、直流電
圧もしくは直流電圧と交流電圧を重畳した電圧が印加さ
れている。感光ドラム１の周囲には、上述の帯電手段と
しての帯電ローラ２のほかに、不図示の画像情報露光手
段、トナー画像転写手段、感光ドラムのクリーニング手
段等の各作像プロセス機器が配置され、さらに画像形成
対象となる転写材の搬送手段が配設され、これらによっ
て画像形成装置全体が構成されている。しかし、前述し
たような接触帯電装置を長期にわたって使用すると、感
光ドラム表面に当接して感光ドラム１上のトナーを除去
するクリーニング部材（不図示）の摩耗に基づき、クリ
ーニング部材をすり抜けた感光ドラム１上の不要なトナ
ーが、感光ドラム１と帯電ローラ２との当接圧で感光ド
ラム１に押し付けられ、この押し付けられたトナーが感
光ドラム１表面に融着するという現象が発生しがちであ
る。この現象は、画像形成装置が高温・高湿の環境下に
置かれたときに、特に顕著である。このようにして感光
ドラム１表面に融着したトナーは、光を透過しない。し
たがって、本来、感光ドラム１上の、静電潜像が形成さ
れるべき部分にトナーが融着していると、例えば、レー
ザビームプリンタ等の画像部を露光する反転現像系にお
いては、一様に帯電された感光ドラム１表面が露光部で
露光を受けた場合であても、トナーが融着した部分は、
他の露光部分の電位が下がるのに反し、電位が下がらな
い。トナーが融着した部分、つまり電位が下がらない部
分は、次の現像プロセスで、感光ドラム１の帯電部分と
同極性の帯電トナーは付着されない。したがって、感光
ドラム１上のトナー像は、トナー融着部分が点状の画像
ヌケとなる。さらにこのトナー像が転写材に転写される
と、このトナー像には、感光ドラム１上のトナー融着部
に対応する点状の白ポチが多数発生してしまうことにな
る。上述の、画像ヌケ（白ポチ）を防止するための方策
として、感光ドラム１に対する帯電ローラ２の当接圧を
低くする、いわゆる軽圧化（例えば９．８Ｎ→４．９
Ｎ）が行われている。これにより、感光ドラム１上のト
ナーを帯電ローラ２が押し付ける力を低減し、融着トナ
ーをなくそうとするものである。一般に、当接圧を低く
すると、感光ドラム１と帯電ローラ２との当接部（ニッ
プ部Ｎ）のニップ幅が狭くなり、帯電ローラ２が感光ド
ラム１を帯電させるときの帯電性が低下しがちとなる。
そこで、当接圧を低くし、しかも必要なニップ幅を確保
するために、帯電ローラ２の一部を構成する前述の第１
の抵抗層２１を、スポンジ等の弾性に富んだ柔らかい発
泡部材によって形成している。これにより、当接圧及び
ニップ幅を良好なものとし、画像抜け及び帯電性の低下
を有効に防止している。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例のように帯電ローラ２の第１の抵抗層２１を例え
ばＥＰＤＭのスポンジで構成し、さらに感光ドラム１と
帯電ローラ２との当接圧を４．９Ｎと軽圧化して高温・
高湿下で、前述の装置を使用すると、帯電ローラ２表面
の第２の抵抗層２２が従来使用されていた材料であって
も、動摩擦係数が小さい場合には、感光ドラム１の回転
に対して、従動回転の帯電ローラ２がスリップしてしま
い、感光ドラム１上の、クリーニング部材をすり抜けた
トナーが、今度は、感光ドラム１表面にこすりつけられ
て回転方向に引き伸ばされ、スジ状の融着を発生するこ
とがある。この状態で現像が行なわれ、さらにトナー像
が転写材上に転写されると、このときは、従来例に比し
て、帯電ローラ２の当接圧が軽圧化したため、白ポチの
数は激減しているが、トナー像によって形成される画像
上には、トナーのない白スジが発生する。そこで、本発
明は、被帯電体（例えば感光ドラム）表面と回転帯電部
材（帯電ローラ）表面との間の動摩擦係数を２．０以上
とすることによって、被帯電体と回転帯電部材との間の
スリップを少なくし、画像上の白スジの発生を防止する
ようにした接触帯電装置を提供することを目的とするも
のである。

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、外部電源によって電圧が印
加された導電性基体と、該導電性基体を被覆するスポン
ジ弾性層と、該スポンジ弾性層の外周を被覆する抵抗層
とを備えた回転帯電部材を、被帯電体の表面に所定の押
圧力で当接させるとともに該被帯電体の駆動によって従
動回転させ、該従動回転によって前記被帯電体表面を帯
電してなる接触帯電装置において、前記被帯電体表面に
対する前記回転帯電部材表面の動摩擦係数が２．０以上
となるような部材によって、前記抵抗層を形成してな
る、ことを特徴とする。

【作用】以上構成に基づき、被帯電体の駆動によって、
回転帯電部材を従動回転させると両者の表面において、
スリップ（相対速度差）が発生する。そこで、被帯電体
表面と回転帯電部材表面との動摩擦係数を２．０以上と
することにより、両者の当接圧を軽圧化したために減少
した摩擦力を増加させ、両者の相対速度差をなくす、ま
たは小さくする。これにより、被帯電体上に残った不要
なトナーを回転帯電部材がこすることがなく、したがっ
て、従来、被帯電体上に付着しがちであったスジ状の融
着トナーをなくすことができる。

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につい
て説明する。〈実施例１〉図１は、本発明に係る接触帯電装置の断面
図である。本実施例の接触帯電装置は、回転帯電部材２
と電源３とを主要構成部材としてなる。回転帯電部材と
しての帯電ローラ２は、鉄、ＳＵＳ等の直径６ｍｍの導
電性基体（金属芯棒）２０を中心に、その周りにスポン
ジ弾性層２１、抵抗層２２を順次形成した多層構造であ
り、全体としては直径１２ｍｍの円柱状に形成されてい
る。スポンジ弾性層２１は、ブタジエンゴム、イソプレ
ンゴム、またはエチレンプロピレンジエンゴム等に導電
性カーボン等の導電性微粒子を分散させることによっ
て、抵抗値を調整（〜１０⁶ Ω・ｃｍ）し、厚さ３ｍｍ
に形成した発泡状の中抵抗スポンジ層であり、表面は研
磨されて平滑になっている。抵抗層（表面抵抗層）２２
は、厚さ数十〜数百μｍの抵抗層であり、ウレタンやア
クリル等の樹脂に導電性酸化スズや酸化チタン等の導電
性微粒子を分散させた構成であり、帯電ローラ２全体の
抵抗値制御と、スポンジ弾性層の形状変化に基づく抵抗
ムラの均一化を担っている。なお、上述の回転帯電部材
の形状としては、図１にて図示するローラ状に限らず、
ベルト状であってもよい。また、被帯電体としての感光
ドラム１は、図３にて示す従来例のものと同様の構造で
あるが、これもまた、ドラム状に限らずベルト状とする
ことができる。通常、帯電ローラ２は、この感光体１に
所定の当接力（４．９Ｎ）で当接し、従動回転しなが
ら、感光ドラム１の表面を帯電しているが、帯電ローラ
２が、スリップするので、感光ドラム１上に存在するク
リーニング部材をすり抜けたトナーが、感光ドラム１に
こすりつけられ、トナーが感光ドラム１の表面に融着
し、紙等の転写材上に転写された最終的な画像が白スジ
状の像ヌケになってしまう。そこで、本実施例では、感
光ドラム１によって従動回転される帯電ローラ２の表
面、つまり抵抗層２２に摩擦抵抗の大きい材料を使うこ
とにより、帯電ローラ２の表面と、感光ドラム１の表面
との間の動摩擦抵抗係数を２．０以上とし、帯電ローラ
２の周速度Ｖ２と感光ドラム１の周速度Ｖ１との比（Ｖ
２／Ｖ１）を０．９≦（Ｖ２／Ｖ１）≦１．０とする。
これにより、感光ドラム１と帯電ローラ２との間の相対
速度差がなくなるかまたは小さくなって、感光ドラム１
上のトナーが感光ドラム１表面にこすりつけられること
を有効に防止できるので、融着トナーの発生を未然に防
ぐことができる。ここで、動摩擦係数の測定方法につい
て説明する。図２に示すように、矢印Ｒ３方向に一定速
度（６０ｒｐｍ）で回転駆動された帯電ローラ２を、感
光ドラム１の表面剤と同様のものをＰＥＴ（ポリエチレ
ンテレフタレート）シートに塗布してなる幅１５ｍｍの
テープ材５で１／４周程覆い、このテープ材５の一方に
１００ｇの重り６を負荷し、他方にデジタルフォースゲ
ージ（シンポ工業（株）製）７を取り付け、このデジタ
ルフォースゲージ７が表示する、転写ローラ２とテープ
材５との間に作用する動摩擦力を基に、感光ドラム１と
帯電ローラ２との間の動摩擦係数を算出した。〈実験例１〉直径６ｍｍの金属芯棒（導電性基体）２０
に、スポンジ弾性層２１として、カーボンを分散させた
体積抵抗率１０⁶ Ω・ｃｍのＥＰＤＭの発泡体（スポン
ジ）を厚さ３ｍｍに円柱状に被覆し、その表面に発泡体
の抵抗ムラが画像に現れるのを防止する抵抗層２２を数
１０〜数１００μｍ塗布した帯電ローラ２をＯＰＣ感光
ドラム１に４．９Ｎの当接圧で当接させ、従動回転させ
た。ここで抵抗層２２は、樹脂に抵抗調整のための導電
性微粒子を分散させたものを塗布した層であり、ここで
は、ナイロンに異なる導電性微粉体を分散させた３種の
塗布剤と、Ｓ_nＯ₂ を分散した３種のウレタンＡ、Ｂ、
Ｃについて、実験を行った。その他の実験の条件は、以
下のとおりである。帯電ローラ２の金属芯棒２０にピー
ク間電圧２０００Ｖ、５５０Ｈｚの交流電圧に、７００
Ｖの直流電圧を重畳したものを印加し、ＯＰＣ感光ドラ
ム１を９４ｍｍ／ｓｅｃの周速で駆動し、温度３２．５
℃、湿度８５％の環境下において、Ａ４サイズの用紙を
毎分１６枚、計８０００枚画出し評価を行った。抵抗層
２２の樹脂の材質と、帯電ローラ２と感光ドラム１との
動摩擦係数、周速比、融着レベルを次の表１、表２に示
す。

【表１】

【表２】この結果より、帯電ローラ２と感光ドラム１との動摩擦
係数が２．０以上であれば、帯電ローラ２と感光ドラム
１との周速比が、０．９≦（Ｖ２／Ｖ１）≦１．０とな
り、このときは、感光ドラム１表面に対するトナーの融
着の発生を防止することができた。

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
被帯電体（感光ドラム）と回転帯電部材（帯電ローラ）
との間の動摩擦係数を２．０以上とすることにより、被
帯電体によって従動回転される回転帯電部材の周速の、
被帯電体の周速に対する比を、０．９〜１．０の範囲内
に抑えて、両者の周速の相対速度差をなくす、または小
さくすることができるので、被帯電体上のトナーを回転
帯電部材がこすりつけることによって発生する、最終的
な画像上のスジ状の白ヌケを有効に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る接触帯電装置の断面図。

【図２】動摩擦力の測定方法の概略図。

【図３】従来の接触帯電装置の断面図。

【符号の説明】

１被帯電体（感光ドラム）２回転帯電部材（帯電ローラ）３外部電源（電源）２０導電性基体（金属芯棒）２１スポンジ弾性層２２抵抗層（表面抵抗層）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部電源によって電圧が印加された導電
性基体と、該導電性基体を被覆するスポンジ弾性層と、
該スポンジ弾性層の外周を被覆する抵抗層とを備えた回
転帯電部材を、被帯電体の表面に所定の押圧力で当接さ
せるとともに該被帯電体の駆動によって従動回転させ、
該従動回転によって前記被帯電体表面を帯電してなる接
触帯電装置において、前記被帯電体表面に対する前記回転帯電部材表面の動摩
擦係数が２．０以上となるような部材によって、前記抵
抗層を形成してなる、ことを特徴とする接触帯電装置。