JPH063922A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面のほこり付着を防止でき、感光体の一様
な帯電に対して有利な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
内部に設けられた櫛状の導電材１８と、電極１６の表面
を覆う絶縁膜２０とで構成され、感光体２２との間隔を
１００ないしは８００μｍに保って配置される。さら
に、電極１６には所定の極性の電圧を印加可能な電源２
４が備えられており、導電材１８はメカニカルリレー２
６を介して接地されている。そして、導電材１８は、帯
電装置１０の動作中はフロート状態になっており、非動
作中は接地状態となるよう制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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
一様な帯電をされる。

【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、高抵抗層表面に高電圧を印加し
て放電を起こして帯電させる方式であるので、繰り返し
帯電を行うと高抵抗層に電荷がたまってしまう。その結
果、帯電装置の未使用時に高抵抗層の電荷に引き寄せら
れてほこりなどが表面に付着して汚してしまい、局部的
な放電が起こり易くなり、帯電が均一に行われなくなっ
てしまう。

【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、繰り返し帯電を行うことによっ
て溜った電荷を速やかに除去することで、ほこりなどの
付着を防止でき、均一な帯電を行うことが可能な帯電装
置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
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において、電圧を印加される高抵
抗層が導電性部材を備えており、該導電性部材が、帯電
装置の動作時にはフロート状態あるいは所定の電圧を印
加され、帯電装置の非動作時には電気的に接地状態とな
る。

【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、帯電装置を動作させ
ないときは、高抵抗層に設けた導電性部材を電気的に接
地状態にして高抵抗層にたまった電荷を大地に逃がす。

【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、高抵抗層表面に設けられた電極１６と、高抵抗
層内部に設けられた櫛状の導電材１８と、電極１６の表
面を覆う絶縁膜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
備えられており、導電材１８はメカニカルリレー２６を
介して接地されている。

【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、櫛状の導電材１８であるが、以
下のように形成する。すなわち、まず高抵抗層をスパッ
タリングし、その上に金属薄膜を形成後所定の形状にエ
ッチングして導電材１８を形成した後で、再び高抵抗層
をスパッタリングで積層することで導電材１８を高抵抗
層１４内部に設けることができる。

【００２３】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２
２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。

【００２４】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２２表面と
高抵抗層１４の間が短絡された状態になり、電流が流れ
込むと同時に高抵抗層１４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。放電が弱まると高抵抗
層１４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。

【００２５】このとき、高抵抗層１４の表面抵抗が小さ
すぎると、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、画像状
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１０の８乗から１
０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。

【００２６】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。

【００２７】このような帯電装置では、帯電動作を繰り
返す度に高抵抗層１４に電圧を印加するが、そのために
高抵抗層１４表面は印加電圧の極性に帯電し易く、その
結果感光体上に付着している微粉トナーや紙粉などのほ
こりが静電気に引かれて高抵抗層１４表面に付着してし
まう。高抵抗層１４表面にほこりが付着すると、ほこり
が付着した部分から放電を起こし易くなるため、均一な
帯電を行い難くなるので、高抵抗層１４表面を何等かの
形で清掃する手段を設けることが必要になるが、感光体
２２と高抵抗層１４との間隔は前記の通り非常に小さい
ので、物理的に清掃することは非常に困難であるし、ま
た清掃するとしても感光体２２を傷つける恐れもある。

【００２８】それを防ぐために、本実施例である図１の
帯電装置１０では、高抵抗層１４に導電材１８を設けて
いる。導電材１８は、制御装置から所定のタイミングで
メカニカルリレー２６に電気信号を送り、導電材１８と
大地とを短絡及び開放することによって、電気的に接地
及びフロート状態になる。そして、導電材１８は、帯電
装置１０の動作中はフロート状態になっており、非動作
中は接地状態となるよう制御される。導電材１８を電気
的に接地あるいはフロート状態とする手段としては、図
示したメカニカルリレー２６の他、ＳＣＲなども用いる
ことが可能である。

【００２９】帯電装置１０およびメカニカルリレー２６
の動作について、図２を参照しつつ説明を行う。メカニ
カルリレー２６は、電気信号が入力されていない状態で
は短絡状態になっており、通常は導電材１８は電気的に
接地されている。この状態においては、高抵抗層１４の
電荷はすべて大地に逃がされる。そして、帯電を行う信
号と同期してメカニカルリレー２６に電気信号が入力さ
れ、導電材１８が大地からフロート状態になる。この状
態では、高抵抗層１４に印加された電圧及び流れ込む電
流は、帯電のために使われ、外部に洩れる電流はわずか
であるので、高い効率で帯電が行われる。そして、帯電
が終了すると、再びメカニカルリレー２６が短絡状態と
なり導電材１８が接地される。したがって、高抵抗層１
４に溜った電荷は導電材１８及びメカニカルリレー２６
を通して大地に逃がされ、高抵抗層１４の電位はほぼ０
となる。したがって、微粉トナーや紙粉などのほこりが
静電気に引かれて高抵抗層１４に付着し、均一な帯電を
妨げることを防止できることになる。

【００３０】また、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、電極１６は高抵抗層内部に設けても
よいし、導電材１８の構成は、上記のようなスパッタリ
ングによるものでなくても、高抵抗層１４の残留電荷を
速やかに除去可能なように高抵抗層１４の一部に設けら
れていればよく、他の構成としては、基板１２表面にメ
ッシュスクリーン状の導電材を取り付けた後でその上に
高抵抗層１４を積層してもよい。

【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、簡易な構成で高抵抗層に溜る電荷
を非動作時に除去することが可能であるので、静電気に
よるほこりの付着を防止でき、均一な帯電に有利であ
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】帯電装置及びメカニカルリレーの動作を説明し
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 導電剤 ２２ 感光体（被帯電体） ２４ 電源 ２６ メカニカルリレー

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が導電性部材を備えており、
   該導電性部材が、帯電装置の動作時にはフロート状態あ
   るいは所定の電圧を印加され、帯電装置の非動作時には
   電気的に接地状態となるように構成したことを特徴とす
   る帯電装置。