JPH0635299A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電面の電位分布を均一にし、被帯電体の表
面を均一に帯電しうる帯電装置を提供することである。 【構成】 帯電装置１０は、ガラスなどの絶縁物で形成
された基板１２と、基板１２上に設けられた高抵抗層１
４と、高抵抗層表面に設けられた電極１６と、高抵抗層
表面に電極１６とは接触しないように設けられた導電材
１８と、電極１６及び導電材１８の表面を覆い、かつ放
電のための開口部１９を持つように備えられた絶縁膜２
０とで構成されている。そして実際の使用状態において
は、帯電装置１０はその両端に設けられたスペーサ２１
を介して感光体２２に接触し、かつ、両端を図示しない
バネで押圧することで感光体２２との間隔を１００ない
しは８００μｍに保たれる。さらに、電極１６には所定
の極性の電圧を印加可能な電源２４が備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置等に利用
される、被帯電体表面を帯電する帯電装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば電子写真装置において、静
電潜像を担持するための感光体上を所定の初期電位に帯
電する帯電装置には、スコロトロン帯電器と呼ばれる装
置が実用化されている。このスコロトロン帯電器は、直
径１００μｍ以下のワイヤと、感光体に対向して設けら
れているグリッドと、それらを一体に保持したケースと
で構成されている。この帯電器において、ワイヤに約−
５ｋＶの高電圧を印加すると、ワイヤ周囲でコロナ放電
を生じる。この放電で生じた電荷をグリッドに印加する
約−７００Ｖの電圧で制御して感光体上をほぼグリッド
に印加した電圧に等しい電圧にまで一様に帯電させるこ
とができる。

【０００３】このように、スコロトロン帯電器は、グリ
ッドに印加する電圧により帯電電位を制御でき、かつ、
帯電電位の均一性に優れているという特長を有している
が、ワイヤに高電圧を印加しコロナ放電を起こさせるた
め、オゾンが発生する。このオゾンは、独特の臭気を発
し電子写真装置の使用者を不快にするのみならず、その
化学的活性に富んだ性質から、ゴムなどの有機物を侵し
たり、人体にも悪影響を及ぼす。

【０００４】そこで、よりオゾンの発生量を抑えるため
に、接触帯電方式が提案され実用化されている。接触帯
電方式の代表的な例としては、特開昭６３−１４９６６
９号公報に示されているような導電性を有するローラ、
いわゆる帯電ローラを用いる帯電方式が挙げられる。そ
こで、帯電ローラの構成及び動作について、図２を参照
しながら説明する。

【０００５】帯電ローラ４０は、全体として直径２０ｍ
ｍ程度の円柱状で、芯金としてのステンレス棒４２の周
囲に、体積抵抗値が１０の５乗程度となるようにカーボ
ンを分散された発泡ウレタンゴム層４４を被覆したもの
である。更に、前記ステンレス棒４２には、１〜２ｋＶ
程度のピーク間電圧の交流電圧を重畳したバイアス電圧
を印加する電圧印加装置４６が備えられている。

【０００６】次に、この帯電ローラ４０の動作について
説明する。帯電ローラ４０は、アルミニウム等の導電性
基体４８ａ上に、有機感光体やアモルファスシリコンな
どから成る感光体層４８ｂを形成した感光体ドラム４８
表面に所定の圧力で接触している。そして、感光体ドラ
ム４８は矢印Ｘ方向に回転しており、帯電ローラ４０
は、この感光体ドラム４８の回転に伴い、矢印Ｙ方向に
回転する。この時、帯電ローラ４０には、電圧印加装置
４６によって前記したような交流電圧を重畳したバイア
ス電圧が印加され、感光体ドラム４８表面は所定の電位
に一様帯電する。

【０００７】この時の帯電ローラ４０による感光体ドラ
ム４８表面の帯電プロセスであるが、それらには、ロー
ラと感光体表面との摩擦帯電、帯電ローラ表面から感光
体への電荷注入、及び帯電ローラと感光体表面が接触・
解離するときの両者の微小間隙における気中放電現象な
どがある。このうち、感光体表面の帯電に最も寄与が大
きいのは、気中放電現象であるため帯電ローラによる接
触帯電方式といえどもオゾンは発生してしまうのだが、
この発生オゾン量は、スコロトロンワイヤを用いた帯電
器から発生する量と比較すればかなり少ない。

【０００８】しかしながら、このような接触帯電方式に
は以下のような欠点がある。すなわち、帯電を行なうた
めにローラを接触させるので、ローラ表面が感光体表面
に残留したトナー等によって汚れやすく、そのことによ
る感光体表面の帯電不良を起こし易くなる。また、接触
部において帯電ローラの成分のあるものが析出し、感光
体表面にこすりつけられて付着する結果、画像流れなど
の画像欠陥が生じることになる。

【０００９】そこで、前述したスコロトロン帯電器より
も電荷発生効率が高く、かつオゾン発生の少ない非接触
帯電方式として、近接放電素子を用いた帯電装置が、特
開昭６０−１５７１８３号公報、特開昭６２−２９６１
７４号公報などで提案されている。

【００１０】近接放電素子を用いた帯電装置の構成は、
例えば図３に示すような構成を有している。帯電装置６
０は、各種金属酸化物あるいは金属窒化物によって、そ
の体積抵抗値が１０の６乗から１０の１３乗Ωｃｍとな
るように形成されている高抵抗層６２と、高抵抗層６２
の一方の面に設けられた電極６４と、電極６４に１〜２
ｋＶ程度の正または負の電圧を印加するように備えられ
た電源６６とで構成されている。そして、高抵抗層６２
は、電極６４を設けられた面とは反対の面を感光体６８
に近接させて設けられており、その間隔は、５００μｍ
〜２ｍｍ程度に保たれている。高抵抗層６２の感光体６
８に対向する面は、平滑となるように処理されている。

【００１１】次に、この帯電装置６０の動作について説
明を行なう。感光体６８は矢印方向に回転しているが、
その表面を帯電するべく適当なタイミングで高抵抗層６
２に設けられた電極６４を通して電源６６から電圧が印
加される。そうすることで、高抵抗層６２と感光体６８
の間でコロナ放電が生じ、その結果、感光体６８表面は
一様に帯電される。

【００１２】このような近接放電素子を用いた帯電装置
の場合、印加電圧がスコロトロン帯電器のワイヤに印加
する電圧よりも低く、また感光体表面を帯電するために
必要な流入電流も小さいことから、オゾン発生量を抑え
ることができる。また、非接触帯電方式なので、感光体
表面の摩耗や汚染といった接触帯電方式の欠点をも解消
することができる有利な帯電方式であるといえる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成を有する近接放電素子では、以下のような欠
点を持っていた。

【００１４】すなわち、放電電流の値を制限して安定な
コロナ放電を起こすために、電圧を印加する電極と放電
を起こしている高抵抗層の表面との間に充分な間隔を持
たせる必要があるが、高抵抗層の表面抵抗値がバラつい
ていると、放電面での電位にばらつきが起こり、放電が
不均一になる結果均一な帯電が行われないという欠点が
ある。

【００１５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、放電面の電位分布を均一にし、
被帯電体の表面を均一に帯電し得る帯電装置を提供する
ことである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の帯電装置は、外部より電圧を印加した高
抵抗層を被帯電体表面に対して微小な間隔をもって対向
させ、その微小間隔で放電を起こすことにより被帯電体
表面を帯電する帯電装置であって、電圧を印加される高
抵抗層の放電領域近傍に、該高抵抗層に接触した状態
で、電気的にフロート状態にある導電性部材を設けた。

【００１７】

【作用】上記の構成を有する本発明の帯電装置は、高抵
抗層に電圧を印加して被帯電部材との間で放電を発生さ
せて被帯電部材表面を帯電するが、高抵抗層の放電領域
近傍で高抵抗層に接触する状態で設けられた電気的にフ
ロート状態の導電性部材により、放電面の電圧が一様に
なり、被帯電部材を均一帯電する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は、レーザプリンタ等の電子写
真装置で、像担持体としての感光体表面を一様な電位に
帯電することを目的とした帯電装置として使用される、
本発明の帯電装置の一実施例を示した図である。

【００１９】帯電装置１０は、ガラスなどの絶縁物で形
成された基板１２と、基板１２上に設けられた高抵抗層
１４と、高抵抗層表面に後述する感光体２２の軸線方向
に延びる電極１６と、高抵抗層表面に電極１６とは接触
しないように略平行に延びる導電材１８と、電極１６及
び導電材１８の表面を覆い、かつ放電のための開口部１
９を持つように備えられた絶縁膜２０とで構成されてい
る。そして実際の使用状態においては、帯電装置１０は
その両端に設けられたスペーサ２１を介して感光体２２
に接触し、かつ、両端を図示しないバネで押圧すること
で感光体２２との間隔を１００ないしは８００μｍに保
たれる。さらに、電極１６には所定の極性の電圧を印加
可能な電源２４が備えられている。

【００２０】高抵抗層１４の材質は、各種金属の窒化物
あるいは酸化物で、例えば窒化タンタル、窒化シリコ
ン、酸化タンタル、酸化シリコン等である。そして、高
抵抗層１４をスパッタリングと呼ばれる製造方法で形成
する。

【００２１】ここで、スパッタリングに関して説明す
る。スパッタリングとは、高真空中において電離気体に
より金属ターゲット表面をたたき、金属原子にエネルギ
ーを与えて飛翔させ、その金属原子を基板上に付着させ
ることにより薄膜を製造する方法である。高抵抗層１６
の製造においては、その体積抵抗値が望ましくは１０の
７乗から１０の９乗Ωｃｍの範囲の値となる必要がある
ので、スパッタリング中に数ｍＴｏｒｒの分圧で導入し
た窒素あるいは酸素を化合させて窒化物あるいは酸化物
を形成しつつ積層する。

【００２２】また、電極１６はスパッタリングで形成す
るのでなく、金属薄膜の貼り合わせでもよいし、タング
ステンなどの金属細線を高抵抗層１４に埋め込んだ形を
用いてもよい。さらに、高抵抗層１４は、上で説明した
ようなスパッタリングで形成するのでなく、所望の体積
抵抗値を有する有機物をディッピングと呼ばれる方法で
塗布してもよい。また、導電材１８であるが、電極１６
と共にスパッタリングで高抵抗層１４表面全面に形成し
た後にエッチングによって必要なパターンを形成しても
良いし、あるいは金属薄膜の貼り合わせにより設けても
よい。

【００２３】また、電極１６及び導電材１８の表面を覆
うように設けられる絶縁膜２０は、ポリイミドフィルム
などの材質であり、その厚さは１００μｍ程度有れば充
分である。

【００２４】次に、この帯電装置１０の動作について説
明を行う。電子写真プロセスの開始にともない、感光体
２２が図の矢印方向に移動し始める。その動作に連動し
て、電源２４がＯＮし、帯電装置１０の高抵抗層１４に
電圧が印加される。そして、高抵抗層１４と感光体２２
との間でコロナ放電が発生し、感光体２２表面を所定の
電位に帯電する。

【００２５】高抵抗層１４と感光体２２との間でコロナ
放電を生じる仕組みはおよそ以下の通りである。放電が
開始される前は高抵抗層１４表面の開口部１９の電位は
電極１６に印加している電圧に等しく、印加する電圧を
高くしていくと、感光体２２との間の空間電界強度が高
くなっていく。そして、その電界強度が空気の絶縁破壊
限界を越えると空気の電離が起こり放電を生じる。放電
が起こると、その空間は導電性を有するので、感光体２
２表面と開口部１９との間が短絡された状態になり、電
流が流れ込むと同時に開口部１９表面の電位が下がり、
空間電界強度が低くなり放電が弱まる。放電が弱まると
開口部１９表面の電位が回復し、再び放電開始電圧を越
え放電が起こる。

【００２６】このとき、高抵抗層１４の表面抵抗が小さ
すぎると、開口部１９で放電が生じたときに放電電流値
が大きくなりすぎる。それは、現象としてはストリーマ
放電と呼ばれる局部的な全路破壊による火花放電として
生じ、画像上はドット状の模様となって現れる。また、
高抵抗層１４の表面抵抗が大きすぎると、放電電流値が
きわめて小さい値に制限されるため、放電によって充分
な電荷を感光体２２に供給することができない。したが
って、高抵抗層１４の表面抵抗値は最適の範囲が存在
し、１０の６乗から１０の１０乗Ωの間で望ましくは１
０の８乗から１０の９乗Ωの範囲であるときに均一なコ
ロナ放電が行われる。

【００２７】また、高抵抗層１４と感光体２２表面との
間隔は、小さい方が均一な帯電に対して有利であるが、
機械取付精度や高抵抗層１４表面の汚れ防止などを考え
て２００から５００μｍの範囲が選ばれる。

【００２８】このような帯電装置１０においては、均一
帯電のために開口部１９での高抵抗層１４表面の電位が
一様であることが必要とされる。そのために、この帯電
装置１０では、前記したように開口部１９の周囲に高抵
抗層１４表面に接触し、かつその表面を絶縁膜２０で覆
われたフロート電極としての導電材１８が設けられてい
る。この導電材１８により、開口部１９表面に電位ムラ
が有った場合でも速やかに軸方向への電荷移動が行わ
れ、電位を均一に保つ。そして、開口部１９でのコロナ
放電を均一にすることができるので、その結果、感光体
表面を均一に帯電することができる。また、導電材１８
表面には絶縁膜２０が設けられているので、導電材１８
から放電を起こす心配はない。

【００２９】本発明の他の実施例を、図２を参照しつつ
説明する。この例においては、電圧印加の電極１６及び
導電材１８が基板１２上にあり、かつその上を高抵抗層
１４が覆う構造を有している。このような構成とするこ
とにより、図２（ｂ）に示すように感光体２２と対向す
る高抵抗層１４の面、すなわち開口部１９の電圧をより
効果的に均一化することが可能である。この場合も電極
１６からの火花放電を防ぐために、電極１６が位置して
いる部分には絶縁膜２０を設けることが望ましい。

【００３０】この他、本発明は上記に詳述した例に限定
されず、その主旨を逸脱しない範囲で変更を加えること
ができる。例えば、上記に示した２例では、電極と導電
材の両者がどちらも高抵抗層表面にあるか、あるいは高
抵抗層に覆われているかしているが、一方のみが高抵抗
層に覆われているように構成してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の帯電装置では、感光体と対向する開口部での高抵
抗層表面の電位を均一にすることができるので、帯電ム
ラを起こすことが少なく、良好な画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である帯電装置の図である。

【図２】本発明の帯電装置の実施例の他の例を示した図
である。

【図３】従来の、帯電ローラを用いた帯電装置の例の図
である。

【図４】従来の、近接放電素子を用いた帯電装置の例の
図である。

【符号の説明】

１０ 帯電装置 １４ 高抵抗層 １６ 電極 １８ 導電材 １９ 開口部 ２２ 感光体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部より電圧を印加した高抵抗層を被帯
   電体表面に対して微小な間隔をもって対向させ、その微
   小間隔で放電を起こすことにより被帯電体表面を帯電す
   る帯電装置において、 電圧を印加される高抵抗層の放電領域近傍に、該高抵抗
   層に接触した状態で、電気的にフロート状態にある導電
   性部材を設けたことを特徴とする帯電装置。