JPH0743979A

JPH0743979A - 電子写真装置及び放電装置

Info

Publication number: JPH0743979A
Application number: JP19111593A
Authority: JP
Inventors: Akira Kumon; 明九門; Jiyunichi Nawama; 潤一縄間
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-08-02
Filing date: 1993-08-02
Publication date: 1995-02-14

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】感光体の汚染が無いこと、環境変動に強いこ
と、また、低オゾン発生である電子写真装置に用いる帯
電方法を提供する。【構成】剛体の軸１上に、弾性層２、絶縁層３、抵抗
層４と各層の機能を分離し、表面粗さの小さいフィルム
上に抵抗層４を設けることによって表面粗さの小さい帯
電ローラを実現した。また、給電を抵抗層側から行うこ
とによって低湿度下でも局部的な異常放電を避けること
ができ、カブリの発生を抑えた。さらに、弾性層２と抵
抗層４間はフィルムによってブロックされているので合
成ゴム等から成る弾性層からの感光体汚染物の析出を防
止できる。また、弾性層によって感光体との接触は確実
に行われ、環境変動の無い放電装置が実現でき、良好な
画像が得られる電子写真装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、ファクシミリ、
プリンターに係り、特に電子写真装置及び放電装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真装置はオフィスユースの
目的からパーソナルユースへと移行しつつあり小型化、
メンテフリー等を実現する技術が求められている。パー
ソナルユースを目的とする小型のプリンターは、配置さ
れる場所が机上の隅であったり、一般の家庭で使用され
る場合が想定され、メンテンンス性やオゾン排気が少な
い等の条件が満たされることが普及のポイントとなる。

【０００３】電子写真方式の複写機、プリンターは、画
像形成のために感光体を帯電する。帯電方法として従来
から多く用いられた方法はコロナ放電器を使用するもの
で、接地された金属のシールド（感光体に面する部分は
開口されている）の中に直径５０〜１００μｍ位の金属
線を被帯電体である感光体から数ミリから１０ミリ程、
度、離し架張して高電圧を印加しコロナを発生させるも
のである。放電は金属線と金属のシールド間で主に起こ
るため、電流の多くが金属のシールドに流れ、多量のオ
ゾンが発生した。特に、負放電の場合は放電が不安定な
ため、コロナ放電器と感光体間に電圧印加のできる制御
電極を設け、感光体の表面電位を均一にする構成の帯電
器が多く用いられており、この場合は特に放電電流が大
きくなり発生オゾン量も多い。シールド効果を活かす公
知例として、特公昭４１−１８３１１号公報に針状帯電
器の放電安定化の例が開示されている。針状の放電電極
の周囲に放電安定化補助電極として金属板シールド、ロ
ーラ形状のシールドを設け、針、補助電極、感光体間の
位置関係を詳しく示している。また、ローラ形状のシー
ルドは被帯電体である感光体と接触し被帯電体の送り機
能も備えている。

【０００４】これに対し感光体に接触させたローラやフ
ァーブラシを用いて帯電する方法が提案されている。接
触式の帯電方法は微小な空間でのコロナ放電であるため
放電電流を低く抑えることができ、オゾン量を減少させ
ることができる。

【０００５】図４ａ、４ｂは特公平３−５２０５８号公
報に掲載された帯電装置の構成を示す概略図である。図
４ａにおいて、２０は感光体ドラムで、２０ａは導電性
基材、２０ｂは感光層である。導電性基材２０ａは接地
されている。２１は帯電ローラで図４ｂのＡ領域で感光
体ドラム２０の感光層２０ａと接触している。２２は帯
電ローラに電圧を印加する電源である。以上のように構
成された帯電装置について、以下その動作について説明
する。

【０００６】感光体ドラム２０上に均質な電荷を付与す
るため、図５に示すような電圧波形を印加する。図５に
おいて、ＶTHは放電開始電圧、Ｖmax、Ｖminは直流に加
え交流を印加するときのピーク値を示している。実際に
重畳する交流はＶmax−ＶminがＶTHの２倍以上になるよ
う印加される。感光体ドラム２０と帯電ローラ２１の接
触領域では、帯電ローラ２１に直流と交流が重畳された
電圧が印加されているので、たとえ感光体ドラム２０に
過剰な電荷がのっても、過剰な電荷を逆向きの放電によ
って帯電ローラ２１に戻すことができる。この電荷授受
を放電により起こすため上記設定がされている。交流の
振動は感光体ドラム２０と帯電ローラ２１が徐々に離れ
ていく領域で減衰し、印加した直流電圧に集束する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した転写方法は以
下に示す課題が生じる。１．針や細線を用いた帯電装置は、放電安定化を図るに
はシールド電極が必要で次の課題が生じる。（１）針あるいは細線間での放電を起こし多量のオゾン
が発生する（２）シールドに流れ込む電流が多く容量の大きい電源
が必要である（３）多量に発生するオゾンのため、針や細線が汚れ、
保守が必要となる（４）多量に発生するオゾンのため、排気ファン等装置
が複雑且つ大型化する従って、小型、パーソナルユース用の複写機、プリンタ
ーには不向きの技術である。２．感光体に接触するローラに直流と交流を印加する帯
電方法は次の課題が生じる。（１）感光体とローラは完全密着できないので、振動電
界によって接触域で空気振動が生じ不快音を発する（２）交流電源を用いるので、電源コストが高くなる３．弾性の導電性抵抗層ローラを感光体に押し当てる方
法は次の課題が生じる。（１）ローラの押圧力を両端で加える場合、中央部で押
圧力不足となり、ローラや感光体の表面凹凸によるムラ
が生じ易い。（２）ローラを合成ゴム等の弾性体で構成すると、低分
子量分のゴム成分が析出して感光体を汚染し、画像ボケ
等を生じ良好な画像が得られない。（３）低湿度環境下ではローラの抵抗が上がり、中心の
導電性軸より供給される電荷が不足する。このため、ロ
ーラの中でも抵抗の低い部分に電荷が集中するため局部
的な放電異常を生じ、画像上カブリとなり画像品位を低
下させる。

【０００８】本発明は上記課題に鑑み、オゾン発生の少
ない、保守の不要な電子写真装置及び放電装置を提供す
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は下記の構成を特徴とする電子写真方法及び
帯電手段である。

【００１０】本発明は、像担持体と、該像担持体表面を
帯電させる帯電手段と、像担持体上に画像情報に応じて
潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像を顕像化する
現像手段と、前記顕像を受像紙に転写する転写手段とを
具備した電子写真装置であって、前記帯電手段が剛体軸
上に弾性層、絶縁層、抵抗層を順次設けたローラ形状の
部材を前記像担持体に近接させ、前記抵抗層に電圧を印
加することを特徴とする電子写真装置である。

【００１１】または、像担持体と、該像担持体を帯電さ
せる帯電手段と、像担持体上に画像情報に応じて潜像を
形成する潜像形成手段と、前記潜像を顕像化する現像手
段と、前記顕像を受像紙に転写する転写手段とを具備し
た電子写真装置に用いる放電装置であって、前記帯電手
段が剛体軸上に弾性層、絶縁層、抵抗層を順次設けたロ
ーラ形状の帯電部材を、前記像担持体に近接させ、前記
抵抗層に電圧を直接印加するか、または、尖端状部材の
放電を利用して電荷供給することを特徴とする放電装置
である。

【００１２】

【作用】上記課題に対する本発明の解決原理を順次説明
する。

【００１３】（ア）表面の凹凸ムラの防止先ず、感光体表面の帯電ムラが生じる原理を説明する。

【００１４】図６は、体積固有抵抗１０⁶〜１０⁷Ω・ｃ
ｍの弾性の帯電ローラを感光体に当接させて従動回転さ
せた場合の感光体と帯電ローラの接触状態を示すモデル
図である。図６において、３３は感光体、３３ａはアル
ミニウム基材、３３ｂは感光層、３４は帯電ローラであ
る。感光体３３と帯電ローラ３４間に外部から電圧Ｖｒ
を印加したときの空隙にかかる電圧Ｖｇは次式のように
表される。Ｖｇ＝（Ｖｒ−Ｖｄ）ｚ／（ｚ＋ｄ_OPC／κ″）・・・（１）Ｖｒ：帯電ローラ印加電圧Ｖｄ：感光体表面電位ｄ_OPC：感光層膜厚 κ″：感光層誘電率ｚ：空隙幅ここで、式（１）の空隙電圧曲線とパッシェン曲線を空
隙幅に対してプロットすると図７のようになる。放電は
（１）式による放電Ｖｇがパッシェンによる放電開始電
圧を上回ると起こる。放電後の感光体表面電位ムラは次
のように説明される。帯電ローラ３４は表面に凹凸を有
しているため、平滑な面を有する感光体３３と近接する
と図８に示す近接時の拡大図のように様々な空隙距離を
有することになる。帯電ローラ３４の凹部をＡ、凸部を
Ｂとすると図７中では空隙距離の異なる２点で空隙電圧
曲線はパッシェン曲線と交わる。即ち空隙距離の大きい
凹部Ａは、空隙距離の小さい凸部Ｂよりも右側でパッシ
ェン曲線と交わる。Ａ点の放電開始電圧ＶTH（Ａ）とＢ
点の放電開始電圧ＶTH（Ｂ）とを比較するとＶTH（Ａ）＝ＶTH（Ｂ）＋ΔＶTH ・・・（２）で示される放電開始電圧差ΔＶTHが生じムラとなる。空
隙幅のムラは帯電ローラ３４のみの表面凹凸だけでなく
感光体の３３の表面粗さによっても生じる。

【００１５】本発明では、表面の凹凸ムラの防止するた
め剛体の軸上に、発泡性の高い弾性層を設ける。この弾
性層上に約５０〜８０μｍの絶縁性フィルム層を設け、
このフィルム層上に表面抵抗が１０⁶〜１０⁷Ω／□の抵
抗層を付ける。抵抗層は樹脂バインダー中にカーボン等
の導電性紛体を分散させて得る。絶縁性のフィルムの表
面粗さは最大粗さが約１μｍ以下であるので、この上に
設けられた抵抗層の表面粗さは１０μｍ程度のものが容
易に得られる。フィルム厚もわずか５０〜８０μｍであ
るので弾性力によって感光体３３との接触は充分確保さ
れる。

【００１６】（イ）低湿度環境下での局部異常放電の防
止導電性の軸上に合成ゴムからなる導電性の弾性層を設け
る場合、例えば、軸の直径６ｍｍ、帯電ローラの外径φ
１２ｍｍとすると弾性層は３ｍｍの厚みになる。導電性
はゴム材質中に導電性粉末やイオン性のものを混合して
得るので環境（７℃／２０％ＲＨ〜３３℃／８０％Ｒ
Ｈ）に対して約２桁位の抵抗変動を生じる（導電性軸と
帯電ローラ表面間の抵抗）。特に低温低湿環境下では帯
電ローラ抵抗が上昇して、帯電ローラ表面の電荷が不足
するため、表面粗さの大きい部分や導電性の高い部分で
局部的な放電が生じ易い。本発明では最外層に抵抗層を
設け、給電は抵抗層に直接行う。また、抵抗層は樹脂の
バインダー中に導電粉末を分散したものを用いるため環
境に対して約１桁の変動に抑えることができた。これに
よって、低湿度環境下での局部異常放電が防止される。

【００１７】（ウ）帯電ローラによる感光体の汚染防止従来の帯電ローラが合成ゴムを主体として構成するた
め、合成ゴム中に低分子量成分が残留し、これが、高温
度環境下で表面に析出、感光体を汚染した。合成ゴム中
には導電性の成分が含まれるので感光体表面の抵抗を低
下させ画像ボケを起こす。本発明では、弾性層と抵抗層
間に絶縁性のフィルムを介するので、弾性層に合成ゴム
を用いてもフィルムで含有する低分子量成分はブロック
され感光体を汚染しない。

【００１８】

【実施例】図１は本発明に従う帯電ローラの構成断面図
である。１は剛体軸（ここではステンレス軸を用いる）
である。２は発泡スポンジ層で、スポンズ硬度はアスカ
ーＣで３０度以下である。３はスポンジ層上に設ける絶
縁性フィルムチューブで、約５０〜１００μｍのポリエ
チレンテレフタレートチューブを用いる。４は抵抗層
で、ポリカーボネート樹脂中に導電性カーボンを分散し
て用いる。抵抗層４は絶縁性フィルムチューブ上にスプ
レーや浸漬塗布方法で作製される。本実施例では剛体軸
１の直径φ８ｍｍ、抵抗層４を含む外径をφ１２ｍｍと
した。本実施例に用いる感光体は、アルミニウム合金基
材上に電荷発生層としてフタロシアニン顔料と樹脂を分
散したものを設け、その上にヒドラゾンとポリカーボネ
ート樹脂とを混合して電荷輸送層とし、感光層の膜厚を
２０μｍとなるよう塗布した負帯電型の有機感光体を使
用した。図２は、前述した帯電ローラを組み込んだ電子
写真装置の構成概略図である。５は感光体で外径はφ３
０ｍｍである。６は帯電ローラで感光体と所定の圧力で
接触し感光体と従動回転する。本実施例では帯電ローラ
６の両端にそれぞれ５００ｇの荷重を架けて押圧した。
このときの接触ニップは約１ｍｍであった。７は帯電ロ
ーラ６に電圧を印加するための導電性スポンジで、抵抗
は約１０²〜１０³Ωで帯電ローラ６に接触しており、帯
電ローラ６表面の異物除去クリーナーも兼ねている。８
は帯電ローラ６に電圧印加するための電源である。９は
感光体に像露光に行うための露光装置、１０は露光後の
潜像を顕像化するための現像装置で、感光体５に磁性の
現像剤であるトナーを付着させるために感光体５に内包
した固定の磁場発生用磁石１１と電圧を印加して画像部
以外の余分なトナーを回収するための導電性部材からな
る回収ローラ１２からなる。回収ローラ１２には交流
（ＡＣ）と直流（ＤＣ）が単独または重畳して印加され
る。１３は感光体５に接触するように設定された転写ロ
ーラである。転写ローラ１３は導電性の磁性金属からな
る軸の周囲に導電性ゴムを設けた弾性のローラである。
１４は受像紙を転写ローラ１３に導入する導電性部材か
らなる突入ガイド、１５は導電性部材の表面を絶縁被覆
した搬送ガイドである。突入ガイド１４と搬送ガイド１
５は直接あるいは抵抗を介して接地している。１６は受
像紙、１７は感光体５表面に転写後残留するトナーをク
リーニングするためのクリーニング装置、１８はトナー
である。

【００１９】上述した装置を用いて動作を説明する。先
ず感光体５は面速度３３ｍｍ／ｓで回転している。帯電
ローラ６には導電性スポンジ７を介して電源８より定電
圧が印加される。印加電圧は所望の感光体５の表面電位
に感光体５と帯電ローラ６間の放電開始電圧を加えた電
圧を印加する。放電開始電圧とは図３に示すように、帯
電ローラ６に印加する電圧を徐々に上げていくと感光体
５がある印加電圧時点から帯電を始める、この開始電圧
のことである。本実施例では、５００Ｖの感光体５表面
電位を得るに当たって、放電開始電圧５８０Ｖを加えた
１０８０Ｖを印加した。帯電後、露光装置９で感光体５
表面電荷による潜像を現像装置１０によって顕像化す
る。顕像化は、感光体５の基材内部に内包した磁石１１
によって感光体５表面に磁性現像剤としてのトナー１８
を付着させる。感光体５の表面電位と近似の現像バイア
スを回収ローラ１２に印加する反転現像法を用いると、
露光装置８によって露光された部分の感光体表面電位は
低くなり、この部分に負極性に帯電したトナー１８が付
着し、感光体表面電位の高い非画像部のトナー１８は回
収ローラ１２に回収される。感光体５が転写ローラ１３
接触位置に到達すると同時に、受像紙１６が感光体５と
転写ローラ１３の接触部に供給される。転写ローラ１３
にはトナー１８と反対極性の定電流が印加されており静
電力で受像紙１６にトナー１８が転写される。本実施例
では約４μＡの定電流で行った。この時Ｂ４サイズの受
像紙１６ベタ黒を転写した時のインピーダンスは、３３
℃／８０％ＲＨの環境下で約１００ＭΩ、７℃／２０％
ＲＨの環境下で約４００ＭΩであった。受像紙１６は感
光体５より分離され、搬送ガイド１５を経て定着装置
（図示せず）を通り、トナー１８は受像紙１６上に固着
される。転写工程後の感光体５上の転写せずに残留する
トナー１８はクリーニング装置１７にで廃トナーボック
スに回収される。本実施例に示した帯電ローラ６を用い
ることによって、３３℃／８０％ＲＨの高湿度下、７℃
／２０％ＲＨの低湿度下でもカブリ等の発生もなく良好
な画像が得られた。

【００２０】（実施例２）実施例１では、帯電ローラ６
に導電性スポンジ７を接触させて抵抗層４に直接給電し
たが、薄い金属板を鋸歯状に加工した尖端状の部材に電
圧を印加して抵抗層４と尖端状部材間に放電を起こし、
抵抗層４に電荷供給しても良い。本実施例では尖端状部
材として厚さ０．１ｍｍのステンレス板を用い、高さ３
ｍｍ、ピッチ２ｍｍの鋸歯を用いて給電を行った。鋸歯
への印加電圧は約２〜３ｋＶで約５〜１０μＡの電流が
流れた。この方法でも３３℃／８０％ＲＨの高湿度下、
７℃／２０％ＲＨの低湿度下共にカブリ等の発生もなく
良好な画像が得られた。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明は、像担持体と、該
像担持体表面を帯電させる帯電手段と、像担持体上に画
像情報に応じて潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜
像を顕像化する現像手段と、前記顕像を受像紙に転写す
る転写手段とを具備した電子写真装置であって、前記帯
電手段が剛体軸上に弾性層、絶縁層、抵抗層を順次設け
たローラ形状の部材を前記像担持体に近接させ、前記抵
抗層に電圧を印加することを特徴とする電子写真装置に
よって環境に依存しない良好な画像が得られる。

【００２２】前述したように、剛体の軸上に、弾性層、
絶縁層、抵抗層と各層の機能を分離し、表面粗さの小さ
いフィルム上に抵抗層を設けることによって表面粗さの
小さい帯電ローラを実現した。また、給電を抵抗層側か
ら行うことによって低湿度下でも局部的な異常放電を避
けることができ、カブリを抑えることができる。さら
に、弾性層と抵抗層間はフィルムによってブロックされ
ているので合成ゴム等から成る弾性層からの感光体汚染
物の析出を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における画像形成装置及び放電
装置に用いる帯電ローラの構成断面図

【図２】本発明の実施例における帯電ローラを組み込ん
だ電子写真装置を示す正面断面図

【図３】本発明の実施例における帯電ローラの抵抗層と
感光体に電圧を印加したときの放電開始電圧を示す特性
図

【図４】（ａ）従来の帯電装置の動作説明のための概略
図（ｂ）帯電部材が像担持体に接触している様子を示す概
略図

【図５】従来の帯電部材への印加電圧波形を示す図

【図６】感光体と帯電ローラの接触状態を示すモデル図

【図７】感光体と帯電ローラ間の空隙電圧とパッシェン
曲線を空隙幅に対してプロットした図

【図８】感光体と帯電ローラの接触状態を示す拡大図

【符号の説明】

１剛体軸２弾性層３絶縁層４抵抗層５感光体６帯電ローラ７導電性スポンジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体表面を帯電させる
帯電手段と、像担持体上に画像情報に応じて潜像を形成
する潜像形成手段と、前記潜像を顕像化する現像手段
と、前記顕像を受像紙に転写する転写手段とを具備した
電子写真装置であって、前記帯電手段が剛体軸上に弾性
層、絶縁層、抵抗層を順次設けたローラ形状の部材を前
記像担持体に近接させ、前記抵抗層に電圧を印加するこ
とを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電
手段と、像担持体上に画像情報に応じて潜像を形成する
潜像形成手段と、前記潜像を顕像化する現像手段と、前
記顕像を受像紙に転写する転写手段とを具備した電子写
真装置に用いる放電装置であって、前記帯電手段が剛体
軸上に弾性層、絶縁層、抵抗層を順次設けたローラ形状
の帯電部材を、前記像担持体に近接させ、前記抵抗層に
電圧を直接印加するか、または、尖端状部材の放電を利
用して電荷供給することを特徴とする放電装置。