JPH06274009A - 接触帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】感光体に均一に接触して、帯電ムラを防止し、
機械的強度を高めて、感光体との摺擦において繊維の切
れ、抜け等の発生を阻止し、出力画像中に汚れが発生す
るのを防ぎ、さらに安価な接触帯電装置及び画像形成装
置を提供する。 【構成】接触帯電装置２０４は、感光体２０２に接触し
て感光体を帯電させるもので、導電性不織布１００が感
光体に面接触し、さらに導電性ホルダーを介して、前記
導電性不織布に電圧が印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、像担持体に接触して、
像担持体に印加する接触帯電装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラシ帯電装置として、回転ブラシタイ
プのものと固定ブラシタイプのものがある。例えば、回
転ブラシタイプのブラシ帯電装置は、導電性ローラに細
い繊維状の線材をブラシ状にして導電性ブラシを構成
し、この導電性ブラシに５００〜２ＫＶの直流電圧を印
加させた状態でブラシ先端を感光体表面に接触させて、
一定方向に回転し一様に帯電させるものである（鉄谷信
二「コロナ帯電器を用いない接触帯電技術」電子写真学
会誌２７，４，５７３（１９８８）、和納、木村、中島
「導電ブラシ帯電の感光体帯電特性」電子写真学会誌第
５９回研究会１９８７，ＰＰ９７，９９等の学会誌また
電子写真技術の基礎と応用（電子写真学会編）コロナ社
Ｐ２１７参照）。また、固定ブラシタイプのブラシ帯電
装置は、導電性ブラシを棒状にして静止状態で用いる固
定ブラシタイプがある。これらブラシの繊維の太さは、
標準的な値として直径１０μｍ〜数１０μｍ、ブラシの
抵抗率は１０³ Ω・ｃｍ〜１０⁵ Ω・ｃｍである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のブラシ帯電装置
は回転ブラシタイプ及び固定ブラシタイプ共に帯電ムラ
が大きな問題として挙げられている。回転ブラシの場
合、帯電ムラには次に示すいくつかの種類がある。

【０００４】第１に、回転ブラシはシート状の導電性ブ
ラシをロールコアに対しスパイラル状に巻きつけている
ため、各シート境界部の繊維密度の不足及び繊維の方向
性の不均一よりドラムに均一に繊維先端が当接しない。
このことから帯電が十分にされずスパイラル状の帯電ム
ラが生ずる。

【０００５】第２に、長時間ドラムに接触放置した後
は、その接触部の繊維が寝てしまい、折れや曲げが生ず
る。このことからドラムへの接触不足により帯電ムラが
生ずる。

【０００６】第３に、ドラムとの周速差が必要なため、
ドラム回転方向に対し対向する方向への駆動が必要であ
る。このため特別な駆動装置が必要で且つトルク増加等
の問題が挙げられる。第４に、コスト的にも従来のコロ
ナチャージ方式に比べ約３倍以上のコスト増となる。一
方、固定ブラシはコスト的には回転ブラシに対し有利で
あるものの次に挙げる問題点が指摘される。

【０００７】第１に、ブラシの植毛密度に起因するドラ
ムへの接触確率減少に伴う微細な帯電ムラである。ブラ
シの植毛密度を上げるには製造上の制約があるため、ブ
ラシ巾を広くする等の対策がとられるが回転ブラシまで
の単位時間当たりの接触確率を増加することは、設置ス
ペース等の関係より困難である。

【０００８】第２に、クリーニング後の微細なトナー
等、ドラム表面の付着物を捕獲し易く、且つドラムの静
電的境界部（転写後の紙先後端に対応した箇所等）では
付着した物を再度ドラム表面へ吐き出すが如く付着させ
てしまうことがある。これらは汚れとして出力画像に発
生する。以上回転及び固定ブラシの各々の問題点につい
て述べたが、回転及び固定ブラシに共通する問題点につ
いて述べる。

【０００９】第１に、基布からの繊維の離脱である。こ
れらは、製造時の過程での浮毛、動作時の機械的あるい
は静電的原因による繊維の切れ、抜け等である。抜けた
繊維は他の像形成プロセス例えば現像装置、転写装置に
混入しリークあるいは微小ギャップの目詰り等の種々の
問題を起こす一因となる。

【００１０】第２に、ブラシ帯電装置にカーボンを分散
したレーヨン等化学繊維が通常用いられるが、その繊維
太さが６Ｄ（φ３０μｍ）程度である。繊維長に基づく
これら剛性の接触子がドラムに接触しているため繊維先
端ドラム接触部の鋭いエッジにおいて摩擦よりドラム表
面が削られる。削られたドラムは膜厚減少より帯電電位
の低下あるいは局部的な削れによるクリーニング不良等
の諸問題を起こしドラムの寿命を著しく低下してしま
う。また削られたドラム表面は繊維先端に付着し、均一
な帯電を阻害することがあった。

【００１１】第３に、ブラシ帯電装置は、繊維先端のド
ラム喰い込み量と帯電電位は比例関係にある。このこと
から、一定の帯電電位にするためには、全長にわたり均
一な喰い込み量が要求される。しかしながら所定の繊維
長断裁においては帯電電位に影響を与えない程度まで均
一断裁は困難で且つ、対ドラムへの取付精度あるいは繊
維の折れ曲げ等含めると画質に影響を与えるまでに帯電
ムラが発生する。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、像担持体に均一に接触し
て、帯電ムラを防止し、機械的強度を高めて、像担持体
との摺擦において繊維の切れ、抜け等の発生を阻止し、
出力画像中に汚れが発生するのを防ぎ、さらに安価な接
触帯電装置及び画像形成装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の接触帯電装置
は、像担持体に接触して像担持体を帯電させる接触帯電
装置において、導電性ホルダーと、この導電性ホルダー
に支持され、かつ像担持体に面接触している導電性不織
布と、前記導電性不織布に電圧を印加する電圧印加手段
と、を備えている。

【００１４】本発明の画像形成装置は、像担持体に帯電
させる帯電手段と、この帯電手段にて帯電された像担持
体に所定の潜像を形成する露光手段と、この露光手段に
て潜像を形成した像担持体に現像剤を吸着させて像担持
体上に顕像を形成する現像手段と、この現像手段にて現
像された前記像担持体上の顕像を転写媒体上に転写する
転写手段と、この転写手段にて転写された顕像を転写媒
体上に定着する定着手段とを備えた画像形成装置におい
て、前記帯電手段は、導電性ホルダーと、この導電性ホ
ルダーに支持され、かつ像担持体に面接触している導電
性不織布と、前記導電性不織布に電圧を印加する電圧印
加手段と、を備えている。

【００１５】

【作用】像担持体に面接触している導電性不織布に電圧
を印加すると、像担持体が帯電する。この場合、導電性
不織布は像担持体に面接触しているので、帯電ムラを防
止し、均一に帯電される。帯電した像担持体に、露光手
段で所定の潜像を形成し、潜像を形成した像担持体に、
現像手段で現像剤を吸着させて像担持体上に顕像を形成
し、この現像手段にて現像された前記像担持体上の顕像
を転写手段で転写媒体上に転写し、転写された顕像を定
着転写手段により転写媒体上に定着する。

【００１６】

【実施例】以下本発明の画像形成装置及び接触帯電装置
を図示する実施例を参照して説明する。図１は画像形成
装置を示し、この装置はドラム感光体２０２を備えてい
る。感光体２０２は、例えばレーザプリンタ等に用いら
れる像担持体としての感光体である。この感光体はφ３
０ｍｍのアルミ素管上に厚さ約０．０５μｍのフタロシ
アニン系の電荷発生層と厚さ約１８μｍ程度のヒドラゾ
ン化合物とポリカーボネートから成る電荷輸送層が形成
された負帯電極性を有するものである。この感光体２０
２の周囲には、感光体２０２の表面を一様に露光する除
電装置３０１、感光体２０２の表面を一様に帯電する接
触帯電装置２０４、レーザビームを感光体２０２上に走
査露光して画像信号に対応した静電潜像を形成するレー
ザ露光ユニット５００、感光体２０２上に形成された静
電潜像をトナー像として顕像化する現像装置２０８、顕
像化されたトナー像を所定の画像転写媒体（用紙Ｐ）に
転写する画像転写部２０９とが順に配置されている。更
に、転写される用紙Ｐを入れた用紙カセット４００及び
手差しガイド４０４から画像転写部２０９へ用紙Ｐを送
り込む経路にはアライニングローラ対４０６、用紙ガイ
ド４２０が設けられている。画像転写部２０９の後段に
は搬送ガイド４１６、用紙搬送路４１０が設けられ、定
着装置３５０に連絡しているへのている。定着装置３５
０は、ヒータランプ３５１を内蔵したヒートローラ３５
２と、このヒートローラ３５２に圧接された加圧ローラ
３５３を備え、これらローラ３５２，３５３間を用紙Ｐ
が通過することによりトナー像が用紙Ｐに溶融定着され
るようになっている。ヒートローラ３５２および加圧ロ
ーラ３５３は下部ケーシング３５４および上部ケーシン
グ３５６により囲まれており、定着に必要な良好な温度
雰囲気を確保するように外部に極力熱が逃げないような
構造となっている。このヒートローラ３５２には、クリ
ーナ３５８が接した状態となっており、常に良好な定着
が行えるように清浄な状態となっているとともに、サー
ミスタ３６０によりヒートローラ３５２の表面温度を検
出して定着に必要な温度を保つように温度制御がなされ
る構成になっている。定着装置３５０の後段には、排紙
ローラ対４０８、排紙トレイ１４が設けられている。さ
らに、感光体２０２の周囲には、感光体２０２上に残っ
た残留トナーを機械的に感光体２０２からかき落とす弾
性ブレード部材２３２からなるドラムクリーナ装置２１
０が設けられている。

【００１７】図２は、感光体２０２の周囲部に配設され
た接触帯電装置２０４を拡大して示す。この接触帯電装
置２０４は、ポリウレタンフォームの芯材１０３（厚さ
１０ｍｍ、感光体対向面の巾１６ｍｍ、硬度５°、ＡＳ
ＫＥＲ−Ｃ）の外周に導電性不織布１００を巻いてい
る。この実施例の導電性不織布１００は厚さ０．４ｍｍ
程度で体積抵抗率１０⁴ 〜１０⁵ Ω・ｃｍ、表面抵抗率
１０⁵ 〜１０⁶ Ω／□である。その材質の第１の例を挙
げると、π共役系導電性ポリマーの一つであるポリピロ
ールをポリエステルとナイロンの不織布に重合させた導
電性不織布（アキレス株式会社製 商品名；ＳＴポリ導
電性不織布ＮＥＡ００３）を用いている。なお、この導
電性不織布１００の繊維太さは約６μｍ程度である。第
１の例では、導電性不織布として導電性高分子を重合し
ているため、カーボン等の導電材を含む必要がなく、カ
ーボン等の分散性に起因する電気抵抗のバラツキは少な
い。

【００１８】更にこの導電性不織布１００に電圧を印加
し支持するためのコの字型のアルミニウム、ステンレス
等からなる金属製導電性ホルダー１０２を芯材１０３の
弾性力を利用して導電性不織布１００の外側にはめ込み
接触帯電装置として構成されている。

【００１９】前記金属製導電性ホルダー１０２は、電圧
印加手段である直流定電圧電源１０４と電気的接続がな
され、接触子である導電性不織布１００にこの金属製導
電性ホルダー１０２を介して所定の電圧（絶対値で−４
００Ｖ以上、）が印加されるようになっている。導電性
不織布１００は感光体２０２表面より０．５〜１．５ｍ
ｍ程度の喰い込み量に設定され軽く面接触している。

【００２０】図３（ａ）は、本発明に係る導電性不織布
１００のドラム感光体側より見た面（Ａ面）を顕微鏡レ
ベルで見た概略図である。本発明に係る導電性不織布１
００は、繊維方向が不均一で且つ多くの繊維が複雑にか
らみ合っている。従って繊維先端はほとんど表面に突出
しておらず繊維面が感光体２０２に対し大部分接するこ
とになる。なお、参考までに従来のブラシ帯電装置の同
じくＡ面についての顕微鏡概略図を図３（ｂ）に示す。
各繊維は屈曲した状態で繊維先端が感光体２０２と当接
することになる。

【００２１】本実施例で使用している不織布はＡＳＴＭ
で定義している「繊維どうしを接合物質によって接合し
たウェブあるいはマット状の構造をもつ布状物質」であ
り、紡績機、織機、編機を用いずに製造した布状あるい
はシート状の繊維材料であれば、ナイロン、ポリエステ
ル以外にアクリル、レーヨン等の化学繊維でも差しつか
えない。これらは乾式不織布に分類されるが、本発明で
は、更に紙に代表される様な湿式不織布を導電処理を施
して使用しても良い。

【００２２】また、本実施例の第１の例では導電性高分
子であるポリピロールを重合した導電性不織布（アキレ
ス株式会社製 商品名；ＳＴポリ導電性不織布ＮＥＡ０
０３）を感光体に面接触で接触子として用いたが、他の
導電性不織布でもかまわない。

【００２３】第２の例として、カーボンブラックや金属
粉をレーヨン、ナイロン、ポリエステル等の樹脂に分散
配合させて繊維そのものを導電処理を行い不織布とした
ものが挙げられる。

【００２４】第３の例として、ポリエステル、ナイロン
等の不織布に熱可塑性ポリエステルをカーボンとトルエ
ン等からなる溶剤に含浸させて絶縁性不織布表面にコー
ティングをして構成したものが挙げられる。第４の例と
して、レーヨン等の不織布を低気圧下で炭化した合成繊
維で構成するようにしても良い。

【００２５】本実施例では電圧印加手段１０４を直流定
電圧電源を第１の例として挙げたが、これは、小サイズ
紙印字時に感光体２０２の長手方向での帯電電位の安定
性が良いことから選択されている。なお、定電流電源の
場合、感光体２０２の回転方向上流において転写装置３
００での紙を介して感光体２０２表面にプラスの転写電
荷が付与される。この時小サイズ紙の場合、直接感光体
２０２表面にプラス電荷が付与される箇所も発生するた
め、帯電時にこの電位段差を吸収することが不可能であ
る。

【００２６】電圧印加手段１０４の第２の例として、交
流電圧を印加するものが挙げられる。例えば周波数１Ｋ
ＨＺ、peak to peakで１．２ＫＶの交流電圧に−１．０
ＫＶの直流電圧を重畳することで帯電ムラの極めて少な
い安定した帯電特性が得られる。

【００２７】本発明者は、本発明に係る導電性不織布を
備えた接触帯電装置について、その感光体に対する帯電
特性を調べた、その結果を図４に示す。図４から分かる
ように、本発明の接触帯電装置は、従来のブラシ帯電装
置とほぼ同じく印加電圧が−４００Ｖ程度より立上り印
加電圧に対し同じ働きを持つことが確認された。

【００２８】また本発明者は、本発明に係る導電性不織
布を備えた接触帯電装置について、感光体２０２の長手
方向の電位ムラを確認するため、出力画像の任意の巾に
おける光学濃度を調べた。すなわち、図１に示す画像形
成装置にて現像装置２０８に印加される現像バイアス電
位を−４００Ｖより増加させより帯電電位−６００Ｖに
近い値とすることでハーフトーン画像を出力した。その
結果を図５に示す。図５から、本発明における接触帯電
装置はブラシ帯電装置に対し大巾に帯電ムラが軽減する
ことが確認された。次に本実施例を用いた画像形成動作
について説明する。

【００２９】ドラム感光体２０２が回転されるとともに
除電装置３０１は感光体２０２の表面を一様に露光す
る。次いて本発明による接触帯電装置は図２中１０４に
示す電圧印加手段により−１．１ＫＶ程度の電圧が金属
製導電性ホルダー１０２を介して導電性不織布１００に
印加される。この接触帯電装置２０４により一様に約−
６００Ｖに帯電し、レーザビームをレーザ露光ユニット
５００を用いて前記感光体２０２上に走査露光し、画像
信号に対応した静電潜像を形成する。この感光体２０２
上の静電潜像は、トナーｔからなる二成分現像剤を使用
する現像装置２０８で現像され、トナー像として顕像化
され画像転写部２０９に送り込まれる。

【００３０】一方、このトナー像の形成動作に同期して
用紙カセット４００から取り出されたり、手差しガイド
４０４から手差し給紙された用紙が、アライニングロー
ラ対４０６、用紙ガイド４２０を介して画像転写部２０
９に送り込まれ、予め感光体２０２上に形成された前記
トナー像が転写装置３００の働きにより用紙Ｐに転写さ
れる。次いで、用紙Ｐは搬送ガイド４１６による案内で
用紙搬送路４１０を通過して定着装置３５０に送り込ま
れ、前記トナー像が用紙Ｐに溶融定着される。そしてこ
の後、排紙ローラ対４０８を介して排紙トレイ１４に排
出される。

【００３１】なお、用紙Ｐ上にトナー像を転写した後、
感光体２０２上に残った残留トナーは、弾性ブレード部
材２３２からなるドラムクリーナ装置２１０により機械
的に感光体２０２からかき落とされる。

【００３２】また、定着装置３５０は、ヒータランプ３
５１を内蔵したヒートローラ３５２と、このヒートロー
ラ３５２に圧接された加圧ローラ３５３を備え、これら
ローラ３５２，３５３間を用紙Ｐが通過することにより
トナー像が用紙Ｐに溶融定着されるようになっている。
ヒートローラ３５２および加圧ローラ３５３は下部ケー
シング３５４および上部ケーシング３５６により囲まれ
ており、定着に必要な良好な温度雰囲気を確保するよう
に外部に極力熱が逃げないような構造となっている。こ
のヒートローラ３５２には、クリーナ３５８が接した状
態となっており、常に良好な定着が行えるように清浄な
状態となっているとともに、サーミスタ３６０によりヒ
ートローラ３５２の表面温度を検出して定着に必要な温
度を保つように温度制御がなされる構成になっている。

【００３３】また、上部ケーシング３５６内でかつヒー
トローラ３５２と加圧ローラ３５３との接触部３６２の
上流側近傍には、用紙ガイド３６４が配置され、定着装
置３５０に導かれた用紙Ｐの先端を確実にヒートローラ
３５２と加圧ローラ３５３との間に案内するようになっ
ている。なお、定着装置３５０の用紙出□側には、用紙
ガイド３６６が設けられていて、定着済の用紙Ｐを排紙
ローラ対４０８に導くようになっている。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る導電性不織布を備えた接触
帯電装置及び画像形成装置によれば、第１に、導電性不
織布が、紡績、織、編工程を用いず繊維を直接接合させ
てあるものであるため、繊維の方向性が不均一で且つ前
述した様に微細な太さの繊維を利用することが可能であ
る。このことから、繊維の集合体としてマクロ的には、
感光体に対し均一な接触がなされる。すなわち繊維の方
向性が一定である従来のブラシ帯電装置では感光体全長
にわたり全ての繊維が一定方向でなければ帯電ムラが生
ずるのに対し、繊維方向が不均一で感光体との接触確率
が高い本発明の導電性不織布においては、この方向性に
基づく帯電ムラは発生しない。

【００３５】第２に、繊維間で複雑にからみ合い接合さ
れているため、機械的強度に優れている。従って、感光
体との摺擦において繊維の切れ、抜け等が発生しずら
く、仮に抜けても極めて細い繊維であるため、他の像形
成プロセスに影響を与えない。第３に、被帯電体である
感光体に対して帯電電流の経路が多くあるため、繊維間
の電気抵抗の差に起因する帯電ムラが発生しない。

【００３６】第４に、ブラシ等と異なり繊維が密集して
いるため、クリーニング後の微細なトナーを捕獲しずら
く、仮に捕獲しても感光体上に吐き出さない。従って出
力画像中に汚れとして発生しない。第５に、構造が簡素
であり、接触子として用いている導電性不織布も製造上
多くの工程を含まないため、接触帯電装置として非常に
安価である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す概略説明
図。

【図２】本発明の接触帯電装置の一例を示す断面図。

【図３】（ａ）は本発明に係る接触帯電装置の感光体と
の接触面概略図、（ｂ）は従来の接触帯電装置の感光体
との接触面概略図。

【図４】本発明に係る接触帯電装置の印加電圧による感
光体帯電電位の変化を従来の接触帯電装置の場合ととも
に示した図。

【図５】本発明に係る接触帯電装置の感光体長手方向の
光学濃度を従来の接触帯電装置の場合とともに示した
図。

【符号の説明】

１４…排紙トレイ、１００…導電性不織布、１０２…金
属製導電性ホルダー、１０３…芯材、１０４…電圧印加
手段、２０２…ドラム感光体、２０４…接触帯電装置、
２０８…現像装置、２０９…画像転写部、２１０…ドラ
ムクリーナ装置、２３２…弾性ブレード部材、３０１…
除電装置、４００…用紙カセット、４０４…手差しガイ
ド、４０６…アライニングローラ対、４１０…用紙搬送
路、４１６…搬送ガイド、４２０…用紙ガイド、３５０
…定着装置、３５１…ヒータランプ、３５２…ヒートロ
ーラ、３５３…加圧ローラ、３５４…下部ケーシング、
３５６…上部ケーシング、３５８…クリーナ、３６０…
サーミスタ、４０８…排紙ローラ対、５００…レーザ露
光ユニット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体に接触して感光体を帯電させる
   接触帯電装置において、導電性ホルダーと、この導電性
   ホルダーに支持され、かつ像担持体に面接触している導
   電性不織布と、前記導電性不織布に電圧を印加する電圧
   印加手段と、を具備した接触帯電装置。
2. 【請求項２】 像担持体に帯電させる帯電手段と、この
   帯電手段にて帯電された像担持体に所定の潜像を形成す
   る露光手段と、この露光手段にて潜像を形成した像担持
   体に現像剤を吸着させて像担持体上に顕像を形成する現
   像手段と、この現像手段にて現像された前記像担持体上
   の顕像を転写媒体上に転写する転写手段と、この転写手
   段にて転写された顕像を転写媒体上に定着する定着手段
   とを備えた画像形成装置において、 前記帯電手段は、導電性ホルダーと、この導電性ホルダ
   ーに支持され、かつ像担持体に面接触している導電性不
   織布と、前記導電性不織布に電圧を印加する電圧印加手
   段と、を具備した画像形成装置。