JPH063927A

JPH063927A - 帯電装置

Info

Publication number: JPH063927A
Application number: JP18451092A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Ando; 祐二郎安藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1994-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】帯電部材１１を被帯電部材１０に接触又は近
接させ、該帯電部材１１に振動電圧を印加して被帯電部
材１０を帯電処理するＡＣ印加方式の接触帯電装置につ
いて、これを画像形成装置の像担持体の帯電処理手段と
して用いたとしても、帯電部材への印加振動電圧の交流
電圧成分に起因する帯電電位の周期ムラによる画像上の
モアレの発生が防止されるようにすること。【構成】帯電部材１１と被帯電部材１０の接触面Ｎ
ａ、又は帯電部材１１と被帯電部材１０を接触させた場
合の接触面の少なくとも被帯電部材１０の面移動方向下
流側の端部が非直線状となるように帯電部材１１が加工
１１₁ ・１１₂されていること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は帯電装置に関する。

【０００２】更に詳しくは、電圧を印加した帯電部材を
被帯電部材面に接触させて被帯電部材面を帯電処理（除
電処理も含む）する接触帯電式（直接帯電式）の帯電装
置に関する。

【０００３】なお、上記帯電部材は被帯電部材から僅少
な隙間を存して非接触に近接配置した構成としても被帯
電部材は帯電される。本発明の帯電装置にはこの帯電部
材の近接配置構成の装置も含むものとする。

【０００４】

【従来の技術】例えば、電子写真装置・静電記録装置等
の静電的画像形成装置や、静電吸着搬送装置等におい
て、感光体・誘電体等の像担持体、静電吸着用誘電体ベ
ルト等の被帯電部材の面を帯電処理する手段機器として
は非接触帯電式であるコロナ放電装置が一般に用いられ
ている。

【０００５】コロナ放電装置は感光体等の被帯電部材面
を所定の極性・電位に均一に帯電処理する手段機器とし
て有効である。しかし、高電圧（例えば６〜８ＫＶ）を
使用するため高価な高圧トランスを必要とするほか、高
圧に対する絶縁等の対処構成が大掛かりになる、電力効
率が悪い、オゾン等の好ましくないコロナ放電生成ガス
が比較的多く発生する、その除去・排除構成を必要とす
る、放電極の汚れによる帯電ムラ等を防止するため放電
極のクリーニング手段機構の付加や清掃作業を比較的頻
繁に行なう必要がある、等の問題点を有している。

【０００６】このようなコロナ放電装置に対して、前記
したように電圧を印加した帯電部材を被帯電部材面に接
触（又は近接）させて被帯電部材面を帯電処理する接触
帯電式の帯電装置があり、これは電源の低圧化が図れ
る、オゾンの発生量が格段に少ない、装置構成が簡単で
低コスト化できる、等の利点があり、画像形成装置等に
おいてコロナ放電装置に代えて像担持体等を帯電処理す
る手段機器として注目され、その実用化が試みられてい
る。

【０００７】図３にこの接触帯電式の帯電装置の具体例
としてローラ型の帯電部材（以下、帯電ローラと記す）
を用いたものの概略構成を示した。

【０００８】１０は被帯電部材であり、例えば、電子写
真装置のドラム型感光体（以下、感光ドラムと記す）と
する。この感光ドラムは矢示の反時計方向に所定のプロ
セススピード（周速度）をもって回転駆動される。１０
ｂはアルミニウム等のドラム基体、１０ａはその外周面
に形成したＯＰＣ感光層（有機光導電体層）を示す。

【０００９】１１はこの被帯電部材としての感光ドラム
１０に対して略平行させて押圧接触させた帯電部材とし
ての帯電ローラである。該帯電ローラ１１はステンレス
棒等の導電性のローラ芯金１１ｂと、その外側に金型成
型法等で同心一体に形成した導電性弾性体製（例えばウ
レタンゴムやシリコーンゴム等にカーボン・金属粉末・
金属酸化物粉末・界面活性剤等の導電付与物質を配合し
て導電化したもの）の導電性弾性ローラ部１１ａとから
なり、一般には感光ドラム１０の回転に従動回転するよ
うに軸受されて配設されるが、積極的に回転駆動させて
も良いし、非回転のローラとしても良い。

【００１０】１２は帯電ローラ１１に対する電圧印加電
源であり、この電源から帯電ローラ１１に対してローラ
芯金１１ｂを介して所定の電圧が印加されることで回転
感光ドラム１０面が所定の極性・電位に接触帯電方式で
帯電処理される。

【００１１】帯電部材への印加電圧は、直流電圧のみと
する方式（ＤＣ印加方式）と、振動電圧（交番電圧・脈
流電圧；時間とともに電圧値が周期的に変化する電圧）
を印加する方式（ＡＣ印加方式）がある。

【００１２】ＡＣ印加方式はＤＣ印加方式よりも均一帯
電性のラティチュードが大きい利点がある。特に本出願
人の先の提案に係る特開昭６３−１４９６６９号公報等
に開示したように、直流電圧と、帯電部材に直流電圧を
印加したときの被帯電部材の帯電開始電圧の２倍以上の
ピーク値間電圧を有する交流電圧（以下、交流電圧成分
と記す）との重畳振動電圧を印加する方式は、ＤＣ印加
方式の場合において発生をみやすい微視的な帯電不良
（点状に過剰に帯電した領域の発生）を防止して被帯電
部材面の均一な帯電処理が可能となり有利である。

【００１３】振動電圧（交流電圧）の波形としては正弦
波・矩形波・三角波・パルス波等、また直流電源を周期
的にオン・オフすることによって形成された矩形波電圧
であっても良い。

【００１４】帯電のメカニズムは帯電部材としての帯電
ローラ１１と、被帯電部材としての感光ドラム１０との
接触部Ｎ近傍の微少ギャップ（空隙、間隙）ｄ₁ ・ｄ₂
で空気の絶縁破壊が生じ、これによって帯電ローラ１１
から感光ドラム１０への電荷の移動（帯電電流の流れ）
が起こることで帯電が実行されるものと考えられる。

【００１５】いま少し詳述すると、被帯電部材である感
光ドラム１０の導電性基体１０ｂと、帯電部材である帯
電ローラ１１との間に、前記空隙ｄ₁ ・ｄ₂ における分
配電圧がその空隙ｄ₁ ・ｄ₂ における放電電圧を越える
ような電圧を印加すると放電が起こり、感光ドラム１０
の面即ち感光層（又は絶縁層）１０ａの面が荷電され
る。

【００１６】放電電圧は感光層１０ａの厚さｔ（ミクロ
ン）と、被誘電率Ｋと、放電を起こす空隙ｄ₁ ・ｄ₂
（ミクロン）によって決まり、特定の空隙ｄのときに最
小値となる。

【００１７】即ち空隙ｄがその特定の値より大きくても
小さくても放電は起こり難い。この最小の放電電圧は１
気圧の大気中では

【００１８】

【数１】で、そのときの空隙は

【００１９】

【数２】であり、これは通常のＯＰＣ感光体ではそれぞれ６００
Ｖ及び２０ミクロン前後である。

【００２０】従って、帯電ローラ１１を転接させれば、
広い空隙の状態から上記の最小放電電圧を示す空隙ｄを
経て接触Ｎし、又再び最小放電電圧を示す空隙ｄを経て
広い空隙に戻って行くため、被帯電部材としての感光ド
ラム１０面は導体１０ｂへの印加電圧から最小放電電圧
を差し引いた値に帯電する。

【００２１】この値は非常に安定した値であるが、上記
放電による電荷の移動の他に、感光ドラム１０と帯電ロ
ーラ１１との直接接触部Ｎでの電荷の移動も発生し、印
加電圧が直流成分のみである場合にはその接触部Ｎでの
電荷移動に起因する帯電のムラが発生しやすい。

【００２２】即ち、２つの物体１０・１１間の接触は両
者が完全な平面でない限り多数の点で接触するために実
際上接触部Ｎにおいて点状に過剰に帯電した領域ができ
てしまい、上記の帯電ムラの発生をみるのである。

【００２３】前述した直流電圧と交流電圧との重畳電圧
を帯電部材に印加して帯電を実行させる方式は交流成分
により、上記過剰帯電した領域を逆の放電で除去するこ
とによりムラ取りさせて均一な帯電処理を実現するもの
である。

【００２４】更には交流電圧を定電流とし環境変化によ
る帯電部材の抵抗値変化に対応することも行われてい
る。

【００２５】帯電部材は上記例のローラ型だけでなく、
ブレード型・パッド型・ブロック型・ロッド型・ベルト
型・シート型・ブラシ型等の形状・形態のものとするこ
ともできる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように帯電部材
に振動電圧を印加して被帯電部材を接触帯電処理するＡ
Ｃ印加方式の接触帯電装置においては、帯電電位に交流
電圧成分の周期に対応するムラが発生する。

【００２７】このムラの大きさは１〜２％程度と推定さ
れ、非常に僅かな大きさであり、周期も小さいので、画
像形成装置において像担持体面の帯電処理をＡＣ印加方
式の接触帯電装置で行なった場合の出力画像に関して、
通常の画像では現像後の画像上で識別されることはな
い。

【００２８】しかしながらこの周期ムラの周期又はその
整数倍に近い周期を持つ線やドットの配列からなる画像
を形成すると、モアレとなって人の目に目立ち易い周期
のムラとなり、見苦しい画像となる。

【００２９】ここでモアレの発生について説明する。図
３において、放電は帯電ローラ１１と感光ドラム１０の
接触部Ｎの両側（ｄ₁ ・ｄ₂ で示した部分）で生じる
が、被帯電部材である感光ドラム１０の帯電状態を決定
するのは被帯電部材１０の面移動方向下流側、即ち図で
左側の部分ｄ₁ での放電である。

【００３０】この放電領域ｄ₁ は感光ドラム１０の面移
動方向に直角な直線状であり、帯電ローラ１１に印加し
た振動電圧の交流電圧成分によって生じる帯電のムラ
も、感光ドラム１０の面移動方向に直角であり、交流電
圧成分の周波数に一致したものとなる。

【００３１】例えば、感光ドラム１０の収束が４５ｍｍ
／秒で、交流電圧成分の周波数が４００ヘルツの場合帯
電ムラの周期は１１２．５ミクロンとなる。この感光ド
ラム１０に６００ＤＰＩ（ドット・パー・インチ）の密
度で記録を行ない、画像として一本横線を書き、２本書
き込みなしの周期で繰り返す画像を記録すると、この画
像の周期は１２７ミクロンとなる。

【００３２】モアレはこの横線の太さが、帯電のムラに
より帯電電位の高いところと低いところで僅かに太さが
変化することによって発生するもので、モアレの周期は
画像と帯電のムラ各々の空間周波数の差に相当するもの
となり、上記の例の場合は９８５ミクロンと約１ｍｍの
ムラとなって発生し非常に知覚し易い周期となり、目立
つことになる。

【００３３】交流電圧成分の周波数を変えて画像の周期
との空間周波数の差を大きくすれば画像のムラのピッチ
は小さくなり目立たなくすることができるわけである
が、現実には画像には各種の周期のものがあり得るこ
と、又交流電圧成分の周波数を大きくすると電流の増加
等不利な点が発生するので、他の手段による解決が望ま
しい。

【００３４】本発明はＡＣ印加方式の接触帯電装置につ
いて、これを画像形成装置の像担持体の帯電処理手段と
して用いたとしても、帯電部材への印加振動電圧の交流
電圧成分に起因する帯電電位の周期ムラによる画像上の
モアレの発生が防止されるようにすることを目的とす
る。

【００３５】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする帯電装置である。

【００３６】（１）帯電部材を被帯電部材に接触又は近
接させ、該帯電部材に振動電圧を印加して被帯電部材を
帯電処理する帯電装置において、帯電部材と被帯電部材
の接触面、又は帯電部材と被帯電部材を接触させた場合
の接触面の少なくとも被帯電部材の面移動方向下流側の
端部が非直線状となるように帯電部材が加工されている
ことを特徴とする帯電装置。

【００３７】（２）振動電圧が、直流電圧と交流電圧と
の重畳電圧であることを特徴とする（１）に記載の帯電
装置。

【００３８】（３）振動電圧が、直流電圧と、帯電部材
に直流電圧を印加したときの被帯電部材の帯電開始電圧
の２倍以上のピーク値間電圧を有する交流電圧との重畳
電圧であることを特徴とする（１）に記載の帯電装置。

【００３９】

【作用】帯電部材を上記のような形状構成のものとする
ことにより、該帯電部材に印加した振動電圧の交流電圧
成分に起因して被帯電体面に生じる帯電のムラは非直線
状となる。そのため、この帯電装置を画像形成装置の被
帯電部材としての像担持体の帯電処理手段として用いた
ときは、被帯電部材の面進行方向に直角な線状の繰り返
しパターンの画像に対して帯電のムラが上記のように非
直線状であることで、記録画像との類似性がなくなり、
モアレの発生が防止される。

【００４０】

【実施例】図１の（ａ）は、帯電部材としての帯電ロー
ラ１１の外周面に長手に沿って螺旋状に凹凸１１₁ ・１
１₂ を設けたもので、被帯電部材としての感光ドラム１
０との接触面Ｎａは（ｂ）図のような平面形状となる。

【００４１】図２の（ａ）は、帯電ローラ１１の外径を
長手に沿って周期的に又はランダムに大・小変化１１₃
・１１₄ させたもので、感光ドラム１０との接触面Ｎｂ
は（ｂ）図のような平面形状となる。

【００４２】図３の（ａ）は、帯電部材としての帯電ブ
レード１１Ａについてその先端エッジ部を鋸歯状凹凸１
１₅ ・１１₆ にしたもので、この先端エッジ部の感光ド
ラム１０との接触面Ｎｃは（ｂ）図のような平面形状と
なる。

【００４３】この帯電ブレード１１Ａは鋸歯状凹凸の先
端エッジ部が感光ドラム面移動方向の下流側となる状態
で使用することにより感光ドラム１０上に発生する帯電
のムラも凹凸状となる。

【００４４】帯電ブレード１１Ａの上記凹凸１１₅ ・１
１₆ は図に示したような周期的形状でなく、その周期や
角度を場所によりランダムに変えると、種々の画像に対
するモアレの発生は更に目立ち難くすることができる。

【００４５】このことは図１や図２の帯電ローラ１１の
凹凸１１₁ ・１１₂ ，１１₃ ・１１₄ についても同様で
ある。

【００４６】これらの帯電部材１１・１１Ａはソリッド
状又は発砲状の導電性ゴムにより構成され、その製造方
法としては、加硫成形時の型によりこのような形状とす
るか、又は帯電ローラ１１の場合は円筒状に成形した
後、機械加工しても良い。表面に抵抗値の異なる層を設
ける場合には引き上げ法・スプレー法等によりコーティ
ングを行なう。

【００４７】本発明におけるモアレ発生防止の原理は前
述したように、被帯電部材の面進行方向に直角な線状の
繰り返しパターンの画像は比較的多くあるため、帯電の
ムラの形状を非直線状としモアレの発生を防ぐものであ
るから、図１〜図３の各（ｂ）図に示す、帯電部材の被
帯電部材面に対する接触面端部の形状において被帯電部
材の面移動（進行）方向と直角な線に平行な部分は少な
い方が良く、モアレの発生の防止には１５°以上の角度
を有する部分が多くを占めることが望ましい。

【００４８】また図１〜図３の各（ｂ）図においては、
帯電部材の長手方向の端から端まで途切れなく接触して
いる例を示したが、帯電部材の被帯電部材に対する押圧
力を弱くし、部分的には非接触の領域が生じても交流電
圧成分としてその非接触の空隙における放電開始電圧の
２倍以上のピーク値間電圧が印加されていれば問題な
い。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明に依れば、帯電部材
に振動電圧を印加するＡＣ方式の接触帯電装置につい
て、これを画像形成装置の像担持体の帯電処理手段とし
て用いたとしても、帯電部材に対する印加振動電圧の交
流電圧成分に起因する帯電電位の周期ムラによる画像上
のモアレの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は外周面に長手に沿って螺旋状に凹凸
を設けた帯電ローラの一端部側の斜視図、（ｂ）は該帯
電ローラの被帯電部材との接触面形状図

【図２】（ａ）は外径を長手に沿って周期的に又はラ
ンダムに大小変化させた帯電ローラの一端側の斜視図、
（ｂ）は該帯電ローラの被帯電部材との接触面形状図

【図３】（ａ）は先端エッジ部を鋸歯状凹凸にした帯
電ブレードの一端側の斜視図、（ｂ）は該帯電ブレード
の先端エッジ部の被帯電部材との接触面形状図

【図４】接触帯電装置の一例の概略構成図

【符号の説明】１０被帯電部材としての感光ドラム１１接触帯電部材としての帯電ローラ１１Ａ接触帯電部材としての帯電ブレード１２帯電バイアス印加電源Ｎａ・Ｎｂ・Ｎｃ帯電部材の被帯電部材に対する
接触面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電部材を被帯電部材に接触又は近接さ
せ、該帯電部材に振動電圧を印加して被帯電部材を帯電
処理する帯電装置において、帯電部材と被帯電部材の接触面、又は帯電部材と被帯電
部材を接触させた場合の接触面の少なくとも被帯電部材
の面移動方向下流側の端部が非直線状となるように帯電
部材が加工されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】振動電圧が、直流電圧と交流電圧との重
畳電圧であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装
置。
【請求項３】振動電圧が、直流電圧と、帯電部材に直
流電圧を印加したときの被帯電部材の帯電開始電圧の２
倍以上のピーク値間電圧を有する交流電圧との重畳電圧
であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。