JPH06202434A

JPH06202434A - 帯電装置

Info

Publication number: JPH06202434A
Application number: JP36120392A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kuribayashi; 哲哉栗林; Hiroshi Inoue; 宏井上; Hiroyuki Osada; 弘行長田; Hisayo Itou; 尚代伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-22

Abstract

(57)【要約】【目的】接触帯電装置によって感光ドラム表面を帯電す
るに際し、トナーの融着及び画像欠陥の発生を少なく
し、また帯電音も小さくする。【構成】帯電バイアスとしては、交流電圧に直流電圧を
重畳したものを用いるが、その波形は、感光ドラムの帯
電極性側（以下「高電界側」とする）とその逆極性側
（以下「低電界側」とする）とでは非対称にする。具体
的には、直流電圧にて区切られる低電界側の面積Ａは、
高電界側の面積Ｂの半分、好ましくは４分の１以下にな
るように設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被帯電体に接触して該
被帯電体を帯電する帯電装置に係り、特に電子写真式の
画像形成装置に用いた場合でもトナーの融着が少なく、
画像欠陥が少なく、また帯電音も小さい帯電装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、感光ドラム等の被帯電体に接
触する帯電部材を備え、該帯電部材に帯電バイアスを印
加して感光ドラムの表面を帯電する帯電装置が、例えば
特開昭６３−１６７３８０号公報に記載の如く種々提案
されている。その一例として、帯電ローラを用いた接触
帯電装置１について図５に沿って説明する。

【０００３】図５は、接触帯電装置１を適用した複写装
置の構造を示す模式図であり、かかる複写装置は、回転
自在に支持された感光ドラム２を備えている。感光ドラ
ム２は、不図示の駆動手段により時計周りの方向（矢印
で示す方向）に回転駆動されるようになっており、その
周りには、感光ドラム２の表面を帯電する接触帯電装置
１、帯電された感光ドラム２の表面を露光して静電潜像
を形成する露光装置３、かかる静電潜像にトナーを付着
してトナー像を形成する現像装置５、給送されてきた転
写材Ｐ上にトナー像を転写する転写装置６、及び感光ド
ラム２上に残留したトナーを除去するクリーニング装置
７が、順に配設されている。また、感光ドラム２の下流
側（図５中左側）には定着装置９が配設されており、転
写材Ｐ上に転写されたトナー像の定着を行うようになっ
ている。

【０００４】上述した接触帯電装置１は帯電部材として
の帯電ローラ１０を備えており、帯電ローラ１０の芯金
部１０ａは複写装置本体に回転自在に支持されている。
この芯金部１０ａの外周面にはローラ部１０ｂが形成さ
れており、このローラ部１０ｂの表面が感光ドラム２の
表面に接触し、感光ドラム２に従動回転するようになっ
ている。このローラ部１０ｂは、導電性カーボンブラッ
ク等の導電性物質を添加した樹脂にて形成されており、
この導電性物質の添加量を調整して抵抗値を所定値に設
定されている。また、このローラ部１０ｂは、プロセス
油・可塑剤等が添加されて適切な弾性を有するように調
整されており、ローラ部１０ｂの表面が感光ドラム２と
良好な接触状態を保つようになっている。

【０００５】一方、帯電ローラ１０の芯金部１０ａは電
源１１に接続されており、芯金部１０ａを介してローラ
部１０ｂに、交流電圧Ｖ_ACと直流電圧Ｖ_DCとが重畳され
た帯電バイアスが印加されるようになっている。このよ
うに帯電ローラ１０に交流電圧が印加されることによ
り、帯電不良を起こすことなく、感光ドラム２の表面が
良好に帯電される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに帯電ローラ１０に交流電圧を印加した場合には、電
界の振動に伴って帯電ローラ１０の表面に機械的な振動
を発生していた。この機械的な振動は、帯電ローラ１０
表面と感光ドラム２表面との接触部分でかなり高い圧力
を発生する。したがって、現像装置５から感光ドラム２
上に移行したトナーが、転写材Ｐに転写されず、またク
リーニング装置７によっても除去されずに帯電ローラ１
０との接触部分まで移動してきた場合には、この圧力に
よって帯電ローラ１０の表面に付着したり、あるいは感
光ドラム２の表面に融着してしまうという問題があっ
た。一般に帯電ローラ１０に印加される交流電圧は、帯
電不良防止の観点からかなり高いため、このような現象
は顕著であり、特に感光ドラム２上に何回も繰り返して
画像を形成し、耐久を進めた場合や、高速度で画像を形
成する電子写真システムにおいて顕著であった。なお、
このように高速度で画像を形成する場合にトナーの融着
が起こるのは、高速度にて帯電を行わせる必要があるこ
とから交流電圧の周波数も高める必要があり、したがっ
て帯電ローラ１０の振動周波数も高くなるからである。

【０００７】また、上述した帯電ローラ１０の機械的な
振動は、感光ドラム２との間で帯電音を生じ、騒音を発
生していた。特に、交流電圧の周波数が数百Ｈｚと高い
場合には不快な環境を与えるという問題があった。ま
た、感光ドラム２が金属製の円筒部材を有している場合
には、帯電ローラ１０の振動が感光ドラム２に伝播して
共振を起こし、帯電音がさらに大きくなるという問題が
あった。さらに、発生する帯電音には交流周波数及びそ
の倍音成分が主に含まれていることより周波数が数百Ｈ
ｚの人間の可聴領域であり、かつ聞こえ易い範囲である
場合、帯電音の不快感は顕著となる。

【０００８】そこで、本発明は、耐久を進めた場合や高
速度で画像を形成する電子写真システムに用いた場合で
も、帯電部材へのトナーの付着、被帯電体へのトナーの
融着及び帯電音の発生を低減し、かつ安定した帯電特性
を有する帯電装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を達成するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、被帯電体に接触する帯電部
材を備え、該帯電部材に電圧を印加して前記被帯電体の
表面を帯電する接触帯電装置において、前記帯電部材に
は、直流電圧と、該直流電圧に対して高電界側及び低電
界側に交番する交流電圧とを印加し、前記直流電圧にて
区切られる低電界側の面積は、高電界側の面積の半分以
下である、ことを特徴とする。

【００１０】この場合、前記高電界側とは前記被帯電体
の帯電される極性側をいい、前記低電界側とはその極性
とは逆の側をいう。

【００１１】

【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。なお、図５に示すものと同一部分は同一符号
を付して説明を省略する。

【００１２】本実施例に係る接触帯電装置２０は、積層
式の帯電ローラ２１を備えており、帯電ローラ２１の芯
金部２１ａは回転自在に支持されている。芯金部２１ａ
の外周面には、肉厚が１〜３ｍｍとなる円筒形状の弾性
層２１ｂが形成されており、さらにその外周面には、感
光ドラム（ＯＰＣ）２に接触する表面層２１ｃ（膜厚は
１〜５００μｍ）が形成されている。

【００１３】このうち弾性層２１ｂは、ＥＰＤＭの樹脂
材料にカーボンブラックが添加されて形成されており、
その抵抗値が１０³ 〜１０⁶ Ωとなるように設定されて
いる。なお、図４はその抵抗値の測定方法を示した図で
ある。また、この弾性層２１ｂの硬度は、ＪＩＳＫ６
３０１のＡ型硬度計により規定される硬度において１０
〜８０度の硬度となるように設定されている。このよう
に、帯電ローラ２１に弾性層２１ｂを設けた理由は、帯
電ローラ２１の弾性特性をこの層で調整し、帯電ローラ
２１表面の感光ドラム２への密着性を良くするためであ
る。なお、この弾性層２１ｂ内においてもその半径方向
に電流が流れるようにするため、上述のようにカーボン
ブラックを適量添加して中抵抗領域の固有抵抗をもつよ
うにしている。

【００１４】一方、この弾性層２１ｂ上に形成される表
面層２１ｃは、ポリアミド等の樹脂材料にカーボンブラ
ック等の導電性粒子を添加して形成されている。この表
面層２１ｃは、感光ドラム２の帯電特性を良好にするよ
うに高抵抗に設定されている。

【００１５】このように帯電ローラ２１は弾性層２１ｂ
及び表面層２１ｃによって形成されており、弾性層２１
ｂによってローラの弾性特性を維持すると共に、表面層
２１ｃによって電気特性を調整している。なお、帯電ロ
ーラ２１の抵抗値は、弾性層２１ｂ上に表面層２１ｃが
積層された状態で１０⁴ 〜１０⁹ Ωとなるように設定さ
れている。

【００１６】また、このような構成の帯電ローラ２１の
芯金部２１ａには電源２２が接続されており、電源２２
は、図２に示すように、波形発生装置２２ａを有してい
る。この波形発生装置２２ａは交流電圧を発生するよう
になっているが、その波形は、感光ドラム２の帯電極性
側（以下「高電界側」とする）とその逆極性側（以下
「低電界側」とする）とでは非対称である。すなわち、
図３に示すように、高電界側と低電界側とでは印加する
時間が異なり、高電界側では、ｓｉｎ（ｔ）低電界側では、ｓｉｎ（ｔ＊α）但し、α≧２とされている。なお、この交流電圧の一周期は（ｔ＋ｔ
＊α）となる。そして、この交流電圧は、ＤＡコンバー
タ２２ｂと昇圧装置２２ｃとを介して帯電ローラ２１に
印加され、印加される波形は図３に示すようなものとな
る。

【００１７】ところで、本実施例においては、いわゆる
ピーク間電圧は１．６ｋＶであり、また、直流電圧にて
区切られる低電界側の面積Ａ（図３参照）は、高電界側
の面積Ｂの４分の１になるように設定されている。

【００１８】また、本実施例において、交流成分の周波
数ｆ（Ｈｚ）は、複写装置の動作速度をＰＳ（ｍｍ／ｓ
ｅｃ）とすると、ｆ＝１００Ｈｚ、ｆ≧２×ＰＳ、好ましくは、ｆ
≧４×ＰＳとした。具体的には、ＰＳ＝２４ｍｍ／ｓｅｃ、α＝
４．２とした。

【００１９】これにより、上記構成の接触帯電装置２０
を複写装置（キャノン社製ＬＢＰプリンタ）の感光ドラ
ム２の帯電に用いても、帯電音は従来のように大きくは
なかった。これは、上述したように、帯電バイアスの交
流波形において低電界側の面積Ａと高電界側の面積Ｂと
が異なるため、感光ドラム２が共振しないことによると
考えられる。

【００２０】また、このように交流電圧の形を変形して
も感光ドラム２は良好に帯電され、複写された画像に欠
陥は生じなかった。これは、交流電界を重畳し帯電する
帯電装置においては、低電界側は帯電に対する寄与がな
いためと考えられる。つまり、低電界側に交流電界があ
るときにはその間の時間が有効ではなく均一な帯電を得
るためには周波数を上げる必要があり、このことが先に
挙げた帯電音／高耐久時の問題となっていることが明ら
かになった。

【００２１】さらに、低電界側の面積Ａが小さいため、
帯電ローラ２１と感光ドラム２との接触圧力がその分小
さくなり、したがって、従来技術にて述べたようなトナ
ーの融着も起こりにくい。

【００２２】本出願人は本発明の効果を確かめるため
に、以下のような実験を行った。なお、トナーの融着が
起これば画像欠陥が生じるため、トナーの融着の有無は
該画像欠陥の有無によって判断した。低電界側の面積Ａと高電界側の面積Ｂとを等しくす
ると、交流電圧の周期に応じた画像欠陥（いわゆるカブ
リ）が発生した。この画像欠陥は、低温低湿環境（以下
「Ｌ／Ｌ環境」とする）にて特に顕著であった。低電界側の面積Ａを高電界側の面積Ｂの３分の１に
した場合は、上記の画像欠陥は減少した。なお、Ｌ／
Ｌ環境下においては微小な画像欠陥（ポチ）が発生した
が、実用上差し支えないレベルのものであった。上記の条件において、交流電圧の周波数だけを５
０Ｈｚ（α＝２．１）に変更した。この場合、高温高湿
環境（以下「Ｈ／Ｈ環境」とする）においては画像欠陥
の発生はなかったが、Ｌ／Ｌ環境では微小な画像欠陥
（ポチ）が発生した。但し、この画像欠陥も実用上差し
支えないレベルのものであった。

【００２３】なお、上述した実施例においては、帯電ロ
ーラ２１を積層式としたが、もちろんこれに限るもので
はなく、芯金部の外周面に単一の樹脂層が形成されたも
のとしても良い。

【００２４】また、上述した実施例においては、感光ド
ラム２の感光層をＯＰＣとしたが、もちろんこれに限る
ものではなく、α−Ｓｉ又はセレン等にて形成したもの
でも良い。

【００２５】さらに、上述した実施例において、弾性層
２１ｂは、ＥＰＤＭの樹脂材料にカーボンブラックを添
加して形成したが、もちろんこれに限るものではなく、
その他の材質でも良い。例えば、ＥＰＴ、ＥＰＭ、ＮＢ
Ｒ、ＢＲ、ＣＲ等の合成ゴムや、天然ゴムなどの熱硬化
性エラストマを用いても良く、また塩化ビニル、酢酸ビ
ニルポリエステル、ＰＶＡ等の熱可塑性エラストマを用
いても良い。ただし、高電圧が印加されることから、弾
性層２１ｂは難燃性の材料にて形成されていることが好
ましい。特に、ＵＬ−９４規格にて９４ＨＢ以上の難燃
性を有していることが好ましい。一方、これらの樹脂に
添加する導電性粒子としては、カーボンブラック以外に
も、酸化亜鉛、酸化チタン、その他の金属粉を用いても
良い。

【００２６】またさらに、上述した実施例においては、
表面層２１ｃをポリアミドにて形成しているが、もちろ
んこれに限るものではなく、ポリイミド、フッ素樹脂、
シリコン樹脂、ＰＶＡ、ポリエステル、ポリウレタン樹
脂等、常温において柔軟性を有する材料であれば良い。
また、導電性粒子としては、カーボンブラック以外に
も、酸化亜鉛、酸化チタン、その他の金属粉を用いても
良い。

【００２７】一方、上述した実施例においては、帯電バ
イアスの交流波形として、図３に示すようなサインカー
ブを用いたが、もちろんこれに限るものではなく、サイ
ンカーブ以外の形状（例えば三角波）でも良い。

【００２８】また、上述した実施例においては、帯電部
材として帯電ローラを用いているが、もちろんこれに限
るものではなく、帯電部材としてブレード状のものを用
いても良い。すなわち、抵抗材料をブレード状又はブロ
ック状に成形し、そのような形状の抵抗材料を被帯電物
（感光ドラム）に当接させ帯電を行う方式のものでも、
上述した実施例と同様な効果を生ずる。この場合、抵抗
材料等の具体的構成は、上述実施例と同様とする。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
直流電圧にて区切られる低電界側の面積は、高電界側の
面積の半分以下であるため、低電界側の波形と高電界側
の波形とは非対称であり、帯電部材が接触している被帯
電体は共振しにくい。したがって、前記帯電部材と被帯
電体との間で発生する帯電音があまり大きくならず、作
業環境を極端に悪化させることもない。

【００３０】また、低電界側の面積が高電界側の面積の
半分以下であるため、帯電部材と被帯電体との接触圧が
小さくなる。したがって、この帯電装置を例えば複写装
置における感光ドラムの帯電に用いたとしても、トナー
の融着等は起こりにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る接触帯電装置の構成、及び該接
触帯電装置を適用した複写装置の構造を示す模式図。

【図２】帯電バイアスを発生する電源の構成を説明する
ブロック図。

【図３】帯電バイアスの波形を示す図。

【図４】帯電ローラの抵抗値測定方法を示す模式図。

【図５】従来の複写装置の構造を示す模式図。

【符号の説明】

１接触帯電装置２被帯電体（感光ドラム）３露光装置５現像装置６転写装置７クリーニング装置９定着装置１０帯電ローラ１１電源２０接触帯電装置２１帯電部材（帯電ローラ）２１ａ芯金部２１ｂ弾性層２１ｃ表面層２２電源２２ａ波形発生装置２２ｂＤＡコンバータ２２ｃ昇圧装置Ａ低電界側の面積Ｂ高電界側の面積

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤尚代東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体に接触する帯電部材を備え、該
帯電部材に電圧を印加して前記被帯電体の表面を帯電す
る接触帯電装置において、前記帯電部材には、直流電圧と、該直流電圧に対して高
電界側及び低電界側に交番する交流電圧とを印加し、前記直流電圧にて区切られる低電界側の面積は、高電界
側の面積の半分以下である、ことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】前記高電界側とは前記被帯電体の帯電さ
れる極性側をいい、前記低電界側とはその極性とは逆の
側をいう、請求項１記載の帯電装置。