JPH07301970A

JPH07301970A - 接触帯電装置

Info

Publication number: JPH07301970A
Application number: JP9492294A
Authority: JP
Inventors: Teiu Chin; 定宇陳
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1994-05-09
Filing date: 1994-05-09
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】【目的】より信頼性の高い均一帯電の可能な接触帯電
装置を提供すること。【構成】接触帯電装置１０は、装置のフレームに支持
されたシート状帯電部材１２と、そのシート状帯電部材
１２に電気的に接続された給電電源２２と、アルミ管電
極１８の表面に塗布された周知の感光体層１６とから構
成されている。前記シート状帯電部材１２は、抵抗層１
３とその抵抗層１３に背後より直流電圧を印加するため
の金属層１４とから構成され、抵抗層１３と感光体層１
６とが接触した接触部１７の抵抗値を周囲の抵抗層と異
なり、より高い抵抗値を持つようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ、複写
機、ファクシミリ等の電子写真方式による画像形成装置
の帯電装置、特に接触帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、電子写真装置における感光体の
帯電プロセス（除電も含む）を例にして述べる。

【０００３】電子写真装置における帯電装置として、帯
電電極と被帯電体の関係から分類すると、主に接触型と
非接触型の２種類が存在する。一般的に、非接触帯電装
置と比較して接触帯電装置は、印加電圧が低く、オゾン
発生量が少ないなどの特長を持っている。

【０００４】このような接触帯電装置の一例として、特
開平２−２８２２８０号公報には、板バネなどの弾性た
わみ性により接触帯電部材を被帯電体に押し付けた構成
が開示されている。以下に図５を参照して、このような
接触帯電装置の構成を説明する。

【０００５】板バネ６２は、被帯電体である感光体ドラ
ム６９の表層に設けられた感光体層６７に接触するよう
に、押え部材６４とネジ６５によって導電性を有する保
持部材６３に固定されている。感光体ドラム６９は、ア
ルミ管６８の表層に感光体層６７を塗布したものであ
る。板バネ６２には、感光体層６７に接触する箇所を含
むように、弾性を有する抵抗層６１が設けられている。
板バネ６２には、１００μｍ程度の厚さのステンレス等
が用いられる。また、抵抗層６１には、ウレタンゴム、
ＮＢＲ等が用いられる。また、保持部材６３には、電源
６６が電線を介して接続されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の接触帯電装置では、抵抗層に均一な電圧を印加
することが困難で、そのため交流電圧を印加したり、抵
抗層を多層にしたりする方法が提案されたが、構成が複
雑となった。また、電極と感光体の接触部分に溜ってい
る汚れ粒子を通って電荷注入によると思われる縦スジ状
の帯電の不均一が見られる問題点があり、特に多数枚印
字する時、縦スジ状の帯電の不均一が発生しやすく問題
であった。

【０００７】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、より信頼性が高く、均一帯電可
能な接触帯電装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の接触帯電装置は、被帯電体表面に当接させた
帯電部材に電圧を印加して被帯電体表面を帯電するため
の接触帯電装置であって、前記帯電部材の、前記被帯電
体との接触部分の抵抗値を、非接触部分の抵抗値よりも
大きくしたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記の特徴を有する本発明の接触帯電装置によ
れば、帯電部材の、前記被帯電体との接触部分の抵抗値
が、非接触部分の抵抗値よりも大きいため、被帯電体と
接触する部分を通して電荷注入することが困難となり、
電荷注入による不均一帯電になることもなく、より信頼
性の高い均一帯電可能な接触帯電装置を提供することが
できる。

【００１０】

【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。

【００１１】図１に示すように本発明を実施した接触帯
電装置１０は、装置のフレーム（図示せず）に支持され
た帯電部材としてのシート状帯電部材１２と、そのシー
ト状帯電部材１２に電気的に接続された給電電源２２
と、被帯電体としての、アルミ管電極１８の表面に塗布
された周知の感光体層１６とから構成されている。

【００１２】前記シート状帯電部材１２は、抵抗層１３
とその抵抗層１３に背後より直流電圧を印加するため
の、給電金属層としての金属層１４とから構成されてお
り、全体として、シート状で、且つ弾性たわみ性を有し
いる。前記金属層１４は、給電電源２２と電気的に接続
されている。前記シート状帯電部材１２は、その抵抗層
１３が感光体層１６に圧接するようにして取り付けられ
ており、従って、感光体層１６に圧接したシート状帯電
部材１２は、感光体層１６表面の凹凸に応じて変形し、
シート状帯電部材１２の抵抗層１３と感光体層１６の当
接は、均一に保たれる。

【００１３】前記感光体層１６には、ＯＰＣ（有機感光
体）、アモルファスシリコン、セレンなどが用いられる
が、本実施例では、ＯＰＣを使用した。感光体層１６
は、厚さが約２０μｍ程度である。

【００１４】次に、本実施例の接触帯電装置の動作につ
いて説明する。感光体ドラムは、図中の矢印方向に所定
の周速度、例えば４７ｍｍ／ｓｅｃ、をもって回転して
いる。金属層１４とアルミ管電極１８の間には、給電電
源２２によって直流電圧が印加されている。そのため、
金属層１４と接地されているアルミ管電極１８との間に
は、抵抗層１３および感光体層１６を介して電位差が生
じ、従って抵抗層１３において、感光体層１６と接触し
ている接触部１７では電荷注入によって、また接触せず
に微小間隙を形成している箇所では放電によって、感光
体層１６の表面が帯電される。

【００１５】この時、金属層１４とアルミ管電極１８と
の間で大きな電流が流れようとするのを、抵抗体層１３
の抵抗が制御するため、火花放電やアーク放電になら
ず、安定したコロナ放電を維持することができる。一般
的に、電荷注入による帯電は、温度、湿度などの周囲環
境の影響を受けやすく、不安定な帯電になりかねない。
従って、安定した帯電を行うには、おもに放電によって
帯電を行うことが望ましい。

【００１６】本実施例では、従来例のように板バネなど
を使用しないため、シート状帯電部材１２が１００μｍ
程度と非常に薄くでき、従って感光体層１６の凹凸に応
じて変形し易くなり、抵抗層１３と感光体層１６の当接
は、より均一に保つことが可能になる。その結果、帯電
ムラが減少できるという利点がある。さらに、シート状
帯電部材１２の感光体層１６に対する圧接力も小さくす
ることができ、したがって感光体層１６と抵抗層１３の
両方が受ける摩耗も小さく、感光体層１６と抵抗層１３
の寿命が長くなる利点がある。

【００１７】従来、非接触式帯電という本実施例とは異
なる帯電方式において抵抗率の範囲を規定するものがあ
ったが（例えば、特公昭６２ー２９６１７４号公報では
１０⁶〜１０¹³Ω・cm、また特公平１ー２９２３５８号公
報では１〜１０¹⁰Ω・cm）、抵抗率の定義は電極構造を
考慮せず、体積抵抗率を用いて評価したためか、上記両
構成の最適抵抗率の範囲はそれぞれ食い違っていた。そ
こで、本実施例では、抵抗率を電流の流れる方向に沿っ
て規格化することにし、この規格化抵抗率で均一帯電可
能な最適抵抗率の範囲を実験によって見いだし、異なる
厚さ、種類の抵抗体に関係なく評価することができるよ
うになった。

【００１８】図１に示すようなシート状帯電部材１２
は、厚さ約１００μｍのカーボンを分散したポリイミド
チューブである抵抗層１３と、その抵抗層１３の、感光
体層１６とは接触しない側の面上に積層された厚さ約
０．３μｍのＣｕ金属層１４により構成されている。こ
のような構成のシート状帯電部材１２では、電流１９の
流れる方向は、図１に示すように矢印の方向になってい
るため、実質の電気抵抗はこの方向に併せて定義する必
要がある。

【００１９】一般的にシート状抵抗体の抵抗率を定義す
る場合、二通りの方法があるが、１つは表面抵抗率ある
いはシート抵抗ρ_sと呼び、その定義とは、絶縁物の表
面の電気抵抗であって、表面における単位の正方形部分
の、互いに向き合った二つの側面間で測った抵抗で、単
位はΩ／□である。もう一つの方法は抵抗体の形状に関
係なく、抵抗体物質固有の体積抵抗率ρ_vで抵抗率を定
義し、単位はΩ・ｃｍである。本実施例のシート状帯電
部材１２では、電流１９は図１のように厚さ方向に流
れ、この方向における抵抗値とは、前記表面抵抗率ρ_s
もしくは体積抵抗率ρ_vのどちらによっても評価するこ
とが不都合であることが明らかである。従って、本実施
例のシート状帯電部材１２では、抵抗率等のパラメータ
を最適化するため、新たに厚さ方向に規格化した抵抗
率、すなわち表面抵抗率と厚さの二乗の積のことを、便
宜上垂直抵抗率ρ_nと呼び、実質抵抗率として用いる。
ここでは、垂直抵抗率ρ_nが実質的に帯電電流を制御す
る役割を果たしていることが言うまでもない。垂直抵抗
率ρ_nと表面抵抗率ρ_s、体積抵抗率ρ_vとの関係は次に
示す。すなわち、 ρ_n＝ρ_s・ｔ² ρ_n＝ρ_v・ｔここで、ρ_sは表面抵抗率であり、ρ_vは体積抵抗率であ
り、ｔは抵抗層の厚さである。

【００２０】前述したように、従来、特に多数枚印字す
る時に縦スジ状の帯電不均一が発生しやすく問題であっ
たが、この縦スジは、電極と感光体の接触部に溜まった
汚れ粒子からの電荷注入によるものと考えられる。従っ
て、気中放電はもちろん、電荷注入も感光体の帯電状
態、最終的に印字品質に大いに影響することが明らかで
ある。従って、気中放電および電荷注入の各帯電機構が
帯電状態に対する影響の割合や、放電箇所の特定など帯
電機構に対する理解を深め、印字（帯電）不良が発生時
の原因究明、そして対策を立てるうえ重要である。

【００２１】本実施例の接触帯電装置は、主に接触部近
傍の放電と、接触部の電荷注入による帯電であることは
前に述べたが、電荷注入による帯電では、しきい値電圧
がなく、電圧が高くなるに従って帯電電位が増加すると
いう特徴を持つ。これに対し放電による帯電では、しき
い値電圧が存在することが知られている。これらの特徴
を考慮して、帯電機構の支配度を明確にすることが可能
である。

【００２２】接触帯電装器の放電箇所に関しては、今ま
でローラ型帯電器の放電箇所についてシミュレーション
で特定した例があるが、ローラが回転しているため、実
験で放電箇所を特定することが困難とされた。推測によ
れば、ローラと感光体の接触する接触部の上流（ｉｎｌ
ｅｔ）側および下流（ｏｕｔｌｅｔ）側の両側より放電
することを示唆しているが、実際の状況は不明のままで
あった。そこで、本実施例では、帯電ローラと同様な帯
電機構と思われるシート状帯電部材１２を用いて、電極
自体が回転せず、固定されていることから、放電箇所の
特定が可能となった。

【００２３】帯電機構における支配要因を特定するため
に、前に述べた気中放電及び電荷注入の直流帯電特性の
特徴を利用し、本接触帯電装置の直流帯電時にしきい値
電圧が存在するかを調べた。

【００２４】本接触帯電装置を用いて、印加電圧と帯電
電位の関係（直流帯電特性）を調べた一例を図２に示
す。印加電圧の増加に対し、帯電電位の変化特徴とし
て、1)しきい値電圧が存在（約-550[V]）、2)しきい値
電圧以上の比較的低い印加電圧の場合（-550〜-1500
[V]）、印加電圧による表面電位の変化傾向は直線性が
ある、3)高い印加電圧の場合（＜-1500[V]）、印加電圧
による表面電位の変化傾向は飽和性がある、とのことか
ら、放電が帯電に支配的な影響を与えることが分かっ
た。また印加電圧が高くなると（＜ー1500[V]）、帯電電
位と印加電圧の関係は直線関係から外れ、飽和傾向にな
る。この飽和傾向の原因は、印加電圧が高くなるにつ
れ、表面にある帯電電荷の一部が強い電界により、強制
的に感光体内部に注入され、これらの注入電荷が帯電電
位に貢献できなくなるためと考える。

【００２５】本接触帯電装置において、放電箇所の特定
を以下の方法で行った。すなわち、２０μｍ厚の絶縁テ
ープをシート状帯電部材１２の各場所に貼り、帯電への
影響を印字結果で評価する。その結果、シート状帯電部
材１２と感光体層１６が接触する接触部１７からoutlet
側は放電が起こらず、主に接触部１７から２〜３mmのin
let側が放電に寄与することが分かった。なお、接触部
１７の汚れ（例えば、トナー、感光体の粉、紙粉など）
による電荷注入は、縦スジの形成に寄与すると予想して
いる。汚れによる帯電への影響は、例えば汚れ粒子を経
て電荷注入すると帯電電位が低くなることや、汚れ粒子
の尖った部分を経て異常放電を起こし帯電電位が高くな
ることが考えられる。この対策の一つとして、接触部１
７を周囲の抵抗層と異なり、より高い抵抗率を持つよう
にする。これは、接触部１７部分のカーボンの含有率を
周囲の抵抗層部分に比べて低くすることにより達成する
ことができる。

【００２６】図１に示すように、抵抗層１３において、
感光体層１６との接触部１７の抵抗率は、周囲の非接触
部分の抵抗率より高く、従って接触部１７の電気抵抗値
が周囲の非接触部分よりも大きいため、接触部１７に流
れ込む電流密度は周囲より小さくなり、その分前記接触
部１７の汚れによる電荷注入の効果も小さくなり、多数
枚印字する時異常帯電による印字の欠陥により発生する
縦スジの問題が軽減でき、感光体層１６の帯電状態、最
終的に印字品質を良好にすることができた。

【００２７】次に、本発明の変形例のについて図３と図
４を参照して説明する。

【００２８】図３に示すように本発明を実施した接触帯
電装置２０は、各構成は前記実施例の接触帯電装置１０
と同様であるが、抵抗層１３における感光体層１６との
接触部１７は、より厚くして、周囲の抵抗層より電気抵
抗値が高いため、接触部１７に流れ込む電流密度は周囲
より小さくなり、その分前記接触部１７の汚れによる電
荷注入の効果も小さくなり、実施例と同様に印字品質を
良好にすることができた。

【００２９】また、図４も図３と同様に、抵抗層１３に
おける感光体層１６との接触部１７は、徐々に厚くし
て、周囲の抵抗層より電気抵抗値が高いため、接触部１
７に流れ込む電流密度は周囲より小さくなり、その分前
記接触部１７の汚れによる電荷注入の効果も小さくな
り、同様な効果が得られた。

【００３０】本発明は以上詳述した実施例に限定される
ものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々
の変更を加えることができる。

【００３１】例えば、本実施例においては、印加電圧は
直流電圧であったが、交流電圧を重ねて印加することも
可能である。また、帯電部材の形状はシート状やローラ
状でなく、ブラシ、ベルト、ブレードでもよく、前記帯
電電流の方向に対し接触部の抵抗値を、非接触部分の抵
抗値よりも高くすることは変わりはない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明によれば、従来の接触帯電装置よりも、寿命が長
く、均一帯電の優れたより信頼性の高い、構造の簡単な
接触帯電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した接触帯電装置の構成を示す
図である。

【図２】本発明の接触帯電装置における直流帯電特性を
示す図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す図である。

【図５】従来の構成を説明する図である。

【符号の説明】

１０帯電装置１２シート状帯電部材１３抵抗層１４金属層１６感光体層１７接触部１８アルミ管電極１９帯電電流２２給電電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体表面に当接させた帯電部材に電
圧を印加して被帯電体表面を帯電するための接触帯電装
置において、前記帯電部材の、前記被帯電体との接触部分の抵抗値
を、非接触部分の抵抗値よりも大きくしたことを特徴と
する接触帯電装置。
【請求項２】前記帯電部材が、シート状で、弾性たわ
み性を有し、且つ少なくとも抵抗層と、その抵抗層の、
被帯電体とは反対側に配置された給電金属層とから成る
ことを特徴とする請求項１に記載の接触帯電装置。
【請求項３】前記被帯電体が、電子写真装置の感光体
であることを特徴とする請求項１または２に記載の接触
帯電装置。
【請求項４】前記帯電部材の抵抗層の膜厚は、前記被
帯電体との接触部分が非接触部分に比べて厚いことを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の接触帯電装
置。
【請求項５】前記帯電部材の、前記被帯電体との接触
部分の抵抗率を、非接触部分の抵抗率よりも大きくした
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の接
触帯電装置。