JPH0772704A

JPH0772704A - 帯電方法、帯電装置、及び同装置を有する画像形成装置

Info

Publication number: JPH0772704A
Application number: JP22180493A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Yamamura; 敏記山村; Yoshio Umeda; 善雄梅田; Akiyuki Naka; 昭行仲; Seiichi Suzuki; 誠一鈴木; Jiyunichi Nawama; 潤一縄間
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-09-07
Filing date: 1993-09-07
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【目的】被帯電部材と帯電部材が離間する領域におい
て放電電界を形成し、被帯電部材を帯電することで、被
帯電面を均一に帯電する。【構成】アルミニウムドラム１ａと有機感光層１ｂか
らなる被帯電体としての感光体に、導電性部材２ａと導
電性部材と被帯電部材との最近接部よりも上流側にある
放電規制部材２ｂからなる帯電部材を配置し、電源３に
より帯電部材に電圧を印加することで帯電処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は帯電部材により、被帯電
部材を帯電処理する帯電方法、帯電装置、及びこれを用
いた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電子写真装置（複写機・レーザー
ビームプリンタなど）・静電記録装置等の画像形成装置
において、感光体・誘電体等の被帯電部材としての像担
持体面を帯電処理する手段機器としては従来より、コロ
ナ放電装置が広く利用されている。

【０００３】コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面
を所定の電位に均一に帯電処理する手段としては有効で
ある。しかし、高圧電源を必要とする、帯電効率が悪
い、構造が大型・複雑なものとなる、オゾン等の好まし
くないコロナ放電生成ガスが多く発生する、放電ワイヤ
の汚れや切断が生じる、等の問題点を有している。

【０００４】このようなコロナ放電装置に対して、電圧
を印加した帯電部材を被帯電部材に接触させて被帯電体
面を帯電処理する接触式の帯電手段があり、前記帯電手
段は電源の低圧化が図れ、オゾンの発生量が非常に少な
い、構成が簡単であるために低コスト化が図れる、等の
利点があり、画像形成装置においてコロナ放電装置に代
わり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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被帯電
体面を上記のような接触帯電部材にバイアス電圧（以下
バイアスと記す）を印加して帯電処理を行なった場合、
以下のような問題点が生ずる。

【０００６】前記バイアスが直流電圧の場合には、被帯
電部材たる電子写真感光体（以下、感光体と記す）の表
面に帯電むらが生じ各部均一に帯電処理することができ
ない。

【０００７】本発明は上記問題点を鑑み、被帯電体面を
均一に帯電する帯電方法、帯電装置、及び同装置を有す
る電子写真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】上記問題点を解決するた
めに、本発明の帯電方法、帯電装置、及び同装置を有す
る電子写真装置は以下のような構成を備える。

【０００９】被帯電部材と帯電部材が離間する領域にお
いて放電電界を形成し、被帯電部材を帯電する帯電方
法。

【００１０】導電性部材と、前記導電性部材と被帯電部
材との最近接部よりも上流側にある放電規制部材からな
る帯電部材を備えることで、被帯電部材と前記帯電部材
とが離間する領域において放電電界を形成し、被帯電部
材を帯電することを特徴とする帯電装置。

【００１１】像担持体と、像担持体上に像を形成する像
形成手段と、像担持体と対向した位置に配置した導電性
部材と、前記導電性部材と像担持体との最近接部よりも
上流側にある放電規制部材からなる帯電部材を備えるこ
とで、前記帯電部材と前記像担持体とが離間する領域に
おいて放電電界を形成する帯電手段を有することを特徴
とする画像形成装置である。

【００１２】

【作用】この帯電むらの発生するメカニズムを以下で説
明する。

【００１３】図２は接触帯電手段により感光体を帯電す
る一例を示したものである。１は感光体であり、感光体
１は基体としてのアルミニウムドラム１ａと、有機感光
層である１ｂからなる。感光体は矢印の方向に回転する
ものとする。２は感光体１に従動回転するローラ状の帯
電部材、３は帯電部材にバイアスを印加する電源であ
る。

【００１４】通常、帯電部材と感光体との間にギャップ
が存在しても帯電部材に印加するバイアスを高くしてい
くと、感光体と帯電部材との間で空気の絶縁破壊が起こ
ることで放電が開始され感光体が帯電し始める。

【００１５】図２の帯電部材２にバイアスを印加した場
合の感光体１と帯電部材２との間のギャップにかかる電
圧Ｖｇ（Ｖ）は以下のように表すことができる。

【００１６】

【数１】

【００１７】（数１）において、Ｖａ（Ｖ）は帯電部材
に印加するバイアス値、Ｖｃ（Ｖ）は感光体表面電位の
値、Ｚ（μｍ）はギャップ長、Ｌｓ（μｍ）は感光層厚
み、Ｋｓは感光体の比誘電率である。

【００１８】一方、ギャップ長Ｚ（μｍ）における放電
現象はパッシェンの法則により、ギャップ長が８μｍ以
上における放電破壊電圧Ｖｂ（Ｖ）は以下のように表す
ことができる。

【００１９】

【数２】

【００２０】（数１）と（数２）を図に示したものが図
３である。図３において縦軸はギャップ電位（Ｖ）、横
軸はギャップ長（μｍ）であり、右上がりの直線が（数
２）であり、（１）、（２）はそれぞれ

【００２１】

【数３】

【００２２】を変化させた場合の（数１）の曲線を示し
たものである。放電は図３における（数１）の曲線と
（数２）の曲線が交点を有する場合に生じるものであ
り、（数１）の曲線が（数２）の曲線を上回っている範
囲では放電が発生可能となる。放電開始から終了までを
図２のモデルとともに説明すると以下のようになる。

【００２３】図２において感光体と帯電部材との当接部
より十分上流側（ａ点）では感光体表面電位Ｖｃは０Ｖ
であり、これは図３（１）のａ点に相当する。感光体と
帯電部材が徐々に近づいていく部分で（１）の曲線はｂ
点においてパッシェンの曲線と交わる。つまり放電が開
始されるわけであり、このときのギャップが放電が発生
可能な最大ギャップということになる（以下、放電最大
ギャップと記す）。以後感光体と帯電部材の間で放電が
持続可能となるので感光体の表面は帯電され電位が徐々
に上昇していく。さらに感光体と帯電部材とが近づいて
いく部分で、やがてギャップ電位があるしきい値Ｖｔ
（Ｖ）に到達し、その時点で放電は発生しなくなる。こ
の点は図２、３におけるｃ点に相当し、このときのギャ
ップが放電が発生可能な最小ギャップということになる
（以下、放電最小ギャップと記す）。さらに感光体と帯
電部材が近づいても（ｄ点）ギャップ電位はパッシェン
の曲線を下回っているため放電は発生しない。以降、感
光体と帯電部材が離間していく領域においても感光体の
電位ＶｃはＶａ−Ｖｔ（Ｖ）に達しているため、ギャッ
プ電位は図３の（２）の曲線に沿ってｅ、ｆ点と移行し
ていく。この間放電は発生しない。

【００２４】帯電部材にＶａを印加したときの感光体の
帯電電位は、ｃ点のギャップ電位Ｖｔにより決定され
る。またｃ点のギャップ電位を求めるには（数１）と
（数２）を等置して、

【００２５】

【数４】

【００２６】（数４）の二次式において判別式が０にな
る時の値を求めれば良い。すなわち

【００２７】

【数５】

【００２８】変形すると

【００２９】

【数６】

【００３０】（数６）に上記図２例で用いた有機感光体
の比誘電率３と感光層厚み２０μｍを代入すると

【００３１】

【数７】

【００３２】このときの放電最小ギャップＺｃは（数
７）の値を（数４）に代入することで求められる。計算
すると放電最小ギャップは１８μｍとなる。

【００３３】また（数７）より、感光体表面を５５０Ｖ
に帯電させようとした場合、帯電部材に印加するバイア
スは１１３０Ｖ必要になる。

【００３４】一方、帯電部材に１１３０Ｖのバイアスを
印加した場合の放電最大ギャップは図３中のｂ点のギャ
ップ長Ｚｂを計算することで求められる。すなわち（数
４）にＶａ＝１１３０Ｖ、Ｖｃ＝０Ｖを代入して求める
と（数２）がギャップ長Ｚが８μｍ以上で成立すること
から、最大ギャップは１２２μｍとなる。

【００３５】上記の結果をまとめると、図２に示すよう
に感光体と帯電部材とが徐々に近接して行くような場合
には、実際の放電は感光体と帯電部材が当接を開始する
点よりも上流側のギャップが比較的大きい部分で開始、
そして上流側のギャップが小さい部分で終了するという
ことである。

【００３６】しかしながら、発明者らは上記のようにギ
ャップが大きい部分から放電が開始する場合、特にギャ
ップが１００μｍを越える領域において放電が開始され
た場合には、図４領域Ａに示したように感光体の帯電電
位が目標値に対して非常にばらつきの大きいものとなる
ことを確認すると共に、領域Ａにおける帯電むらにより
過剰帯電した領域が、以降の領域Ｂ、Ｃにおいても除去
されないため、この帯電むらに起因して画像不良が発生
することを確認した。

【００３７】上記帯電むらは、特にギャップが大きい部
分において、帯電部材表面の凸部及び抵抗むらにより電
界が集中する部分があり、その部分から不安定な放電が
発生し過剰な電荷が移動するために起こるものと考えら
れる。

【００３８】また、前記バイアスが直流電圧と交流電圧
との重畳電圧の場合、交流成分により帯電の均一化とい
う点では有利ではあるが、すでに実用化されているよう
な目標帯電電位と同等の直流成分と、上記のしきい値Ｖ
ｔ（Ｖ）の２倍以上のピーク間電圧値を有する交流成分
を重畳する場合においても、直流電圧のみを印加する場
合と同様、徐々に近接していく部分で放電が開始され、
さらにこの場合にはピーク電圧が高くなるため、直流電
圧のみの場合と比較して放電最大ギャップが大きくな
り、このことにより放電の不安定度がさらに増大し、感
光層１ｂに塗工むらやピンホールが存在する場合に、放
電破壊を引き起こしやすくなるという問題点がある。

【００３９】上記のような構成を備えることで、被帯電
部材と帯電部材が離間する領域において放電電界を形成
し、かつ放電最小ギャップ付近のギャップで放電が開始
し被帯電部材を帯電することが可能となるために、放電
最大ギャップ付近のギャップで発生するような不安定な
放電を防ぐことが可能となり、被帯電体面を均一に帯電
することが可能となる。

【００４０】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００４１】図５は、接触式の帯電手段を像担持体の帯
電処理手段として用いた画像形成装置の一例の概略構成
を示している。

【００４２】１はアルミニウムドラム１ａ表面に有機感
光層１ｂ（感光層膜厚２０μｍ、比誘電率３）を積層し
た被帯電体としての感光体である。前記感光体１は矢示
の時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。２
は前記感光体の表面を帯電する手段としての帯電部材、
３はこの帯電部材に対してバイアスを印加する電源であ
り、この電源により帯電部材に対して電圧が印加される
ことで感光体１面が所定の極性・電位に帯電処理され
る。

【００４３】次いでその帯電処理された感光体１面に不
図示の露光手段による画像情報露光４がなされて感光体
１面に露光光像パターンに対応した静電潜像が順次に形
成されていく。

【００４４】感光体１面の形成潜像は次いで現像装置５
により順次にトナー画像として現像される。

【００４５】一方、転写装置７と感光体１との間に不図
示の給紙装置から転写材６が、感光体面のトナー像とタ
イミングを合わせて給送され、前記転写材６面に対して
感光体１面のトナー像が順次に転写される。

【００４６】転写装置７を通過することにより像転写を
受けた転写材６は感光体１面から順次に分離され、不図
示の定着装置へ導入されて像定着を受け、画像形成物と
して出力される。一方、像転写後の感光体１面はクリー
ニング装置８のクリーニング部材８ａにより転写残りト
ナー、転写材紙粉、その他の残留付着物の除去がなされ
て清浄面化され、繰り返して像形成に供される。

【００４７】図１は、図５における帯電部材２部分の拡
大図である。前記帯電部材は、導電性部材２ａと、その
導電性部材２ａの感光体１との当接部より上流側を被覆
させた放電規制部材２ｂからなるブレード部材である
（以下、帯電ブレードと記す）。

【００４８】２ｃは前記帯電ブレードを支える支持体で
あり、前記支持体２ｃにより帯電ブレードは所定の位置
に配置される。

【００４９】本実施例では、帯電ブレード２の導電性部
材２ａとしてポリウレタンゴムにカーボンを分散させて
体積抵抗が１０⁸Ω・cmのものを用いた。放電規制部材
２ｂとしてＰＥＴを用い、導電性部材２ａの先端部に一
体となるように接着をした。また導電性部材２ａと放電
規制部材２ｂとの感光体に面した側の境界部ｇが、感光
体と帯電ブレードとが当接している領域にあるように配
置した。

【００５０】上記のような条件で、感光体を２５mm／ｓ
ｅｃで駆動させ、帯電ブレード２の導電性部材２ａに１
１３０Ｖの直流電圧を印加し、感光体表面を帯電処理す
ることで帯電処理後の帯電むらを評価した。また画像情
報露光４を行うことで実際に画像出力を行い、出力され
た画像形成物も評価した。

【００５１】上記の帯電ブレードを用いた結果、ギャッ
プが比較的大きい場合の不安定な放電に起因する帯電む
らは発生しなかった。また画像形成物も画像不良等の問
題が発生せず良好なものが得られた。

【００５２】なお導電性部材２ａの体積抵抗は１０¹⁰Ω
・cm以下であれば良く、放電規制部材２ｂは導電性部材
２ａに対して十分に抵抗が大きく、その体積抵抗は、１
０¹⁰〜１０¹⁵Ω・cmの範囲にあれば良い。

【００５３】導電性部材２ａと放電規制部材２ｃとの感
光体に面した側の境界部ｇは感光体との当接部、あるい
は離間部にあるようにしてもかまわないが、離間部に前
記境界部ｇが存在する場合には、先に述べたようなギャ
ップが比較的大きな部分での不安定な放電を防止するた
めに、前記境界部ｇと感光体とのギャップが放電最大ギ
ャップより十分小さくする必要がある。また放電が発生
するために導電性部材の後端部と感光体との最大ギャッ
プｔが放電最小ギャップ以上あることが必要である。

【００５４】（実施例２）本実施例では、帯電部材とし
て図６に示すようなパッド部材を用いた。導電性部材２
ａと放電規制部材２ｂの材料としては前記実施例１と同
じものを使用した。導電性部材２ａは感光体１との対向
面が感光体１と均一接触するように加工しており、さら
に加圧ばね９によって所定の加圧力をもって当接させて
ある。導電性部材２ａの後端部には徐々に離間する領域
を形成するために図示のごとく面取り加工を施してい
る。

【００５５】また放電規制部材２ｂは、前記導電性部材
２ａと感光体１との当接部より上流側の面に図のように
接着している。

【００５６】前記実施例１と同様の条件で帯電むら評
価、画像形成物評価を行ったが、本例の場合において
も、近接部における異常放電に起因する帯電むらは発生
しなかった。また画像形成物も画像不良等の問題も発生
せずに良好なものが得られた。

【００５７】なお導電性部材２ａに施す面取り角θは可
能な限り小さい方が好ましいが、放電が発生するために
導電性部材の後端部における最大ギャップｔが放電最小
ギャップ以上あることが必要である。

【００５８】（実施例３）本実施例の帯電部材は図７に
示すように、導電性部材に電圧を印加するための芯金２
ｄと、その外周面に一体に成形した前記実施例１と同じ
材料からなる導電性部材２ａと、表面被覆層２ｅとで構
成されるローラ状部材と、シート状部材である放電規制
部材２ｂからなる。また帯電部材は、不図示の押圧手段
により所定の圧力をもって感光体１に当接させている。

【００５９】放電規制部材２ｂには膜厚２０μｍのテフ
ロン（商標登録）シートを用い、表面被覆層２ｅと感光
体１との最近接部より上流側を被覆するように貼付して
いる。

【００６０】表面被覆層２ｅは、リーク防止のためのも
のであり、本実施例ではフッ素樹脂にカーボンを分散さ
せて導電性を持たせたものを用い、その体積抵抗は１０
⁹Ω・cmとした。

【００６１】上記帯電部材は、感光体１が矢示の方向に
回転するのに対して、常に固定されている。

【００６２】前記実施例１と同様の条件で帯電むら評
価、画像形成物評価を行ったが、本例の場合において
も、近接部における異常放電に起因する帯電むらは発生
しなかった。また画像形成物も画像不良等の問題も発生
せずに良好なものが得られた。

【００６３】なお本実施例で用いた放電規制部材２ｂの
材質は上記実施例に限るものではなく、導電性部材２ａ
と比較して体積抵抗が十分に大きい物であれば良いが、
ギャップｔが放電最大ギャップに付近にならないように
膜厚を選定しなければならない。

【００６４】また表面被覆層２ｅの材質もまた上記実施
例に限るものではなく、導電性部材２ａとその体積抵抗
が同等もしくは大きく、良好な表面性を有している材料
であれば良い。

【００６５】（実施例４）本実施例は、図８に示すよう
に放電規制部材２ｂとして粒子を用いており、ローラ状
部材と感光体１との当接部より上流側に粒子をせき止め
ることで当接部上流側で発生する放電を規制するような
構成となっている。ローラ状部材の構成は実施例３と同
じとしている。

【００６６】本実施例では、粒子として粒径１２μｍの
磁性トナーを用いた。前記実施例１と同様の条件で帯電
むら評価、画像形成物評価を行ったが、本例の場合にお
いても、近接部における異常放電に起因する帯電むらは
発生しなかった。また画像形成物も画像不良等の問題も
発生せずに良好なものが得られた。

【００６７】上記放電規制部材たる粒子は、上記磁性ト
ナーに限るものではないが、感光体表面と帯電部材表面
を傷つけにくいよう球形であることが望ましく、また粒
子の粒径も近接部の放電最小ギャップにまで入り込むこ
とが可能で、かつ感光体と帯電部材との当接部より離間
部へ流出しないよう、その粒径が２０μｍ以下、望まし
くは８〜１５μｍの範囲であれば良い。

【００６８】なお、本発明における帯電部材の材料は、
導電性部材２ａ、放電規制部材２ｂとも上記実施例に示
した材料に限られるわけではなく、所定の抵抗を有し、
感光体１との接触による損傷や摩耗が生じにくい材料で
あれば良い。また帯電部材の形状もブレード状、パッド
状、ローラ状に限られるものではない。さらに帯電部材
に印加する電圧としては、上記実施例で用いた直流電圧
だけでなく直流電圧と交流電圧との重畳電圧を用いても
同様の効果が得られ、この場合には感光体の放電破壊の
発生を低下させるという効果をも有する。

【００６９】以上、本実施例では電子写真感光体を被帯
電部材として説明したが、電子写真感光体以外の被帯電
部材に対しても本発明は有効に活用し得ることは勿論で
ある。

【００７０】

【発明の効果】以上のように本発明は、被帯電部材と帯
電部材が離間する領域において放電電界を形成し、かつ
放電最小ギャップ付近のギャップで放電が開始し被帯電
部材を帯電することが可能となるために、放電最大ギャ
ップ付近のギャップで発生するような不安定な放電を防
ぐことが可能となり、被帯電体面を均一に帯電すること
及び感光体のピンホール、塗工むらに対してのリ−ク防
止ができる優れた帯電方法、帯電装置、および同装置を
有する画像形成装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の帯電部材の横断面図

【図２】放電発生域のモデル図

【図３】ギャップ長と放電破壊電圧およびギャップ電位
の関係図

【図４】異常放電に起因する帯電むらのモデル図

【図５】実施例の画像形成装置の概略構成図

【図６】実施例２の帯電部材の横断面図

【図７】実施例３の帯電部材の横断面図

【図８】実施例４の帯電部材の横断面図

【符号の説明】

１被帯電体としての感光体ドラム１ａアルミニウムドラム１ｂ有機感光層２帯電部材２ａ導電性部材２ｂ放電規制部材２ｃ支持体２ｄ芯金２ｅ表面被覆層３電源４画像情報露光５現像装置６転写材７転写装置８クリーニング装置８ａクリーニング部材９加圧ばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木誠一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者縄間潤一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電部材と帯電部材が離間する領域にお
いて放電電界を形成し、被帯電部材を帯電する帯電方
法。
【請求項２】導電性部材と、前記導電性部材と被帯電部
材との最近接部よりも上流側にある放電規制部材からな
る帯電部材を備えることで、被帯電部材と前記帯電部材
とが離間する領域において放電電界を形成し、被帯電部
材を帯電することを特徴とする帯電装置。
【請求項３】像担持体と、像担持体上に像を形成する像
形成手段と、像担持体と対向した位置に配置した導電性
部材と、前記導電性部材と像担持体との最近接部よりも
上流側にある放電規制部材からなる帯電部材を備えるこ
とで、前記帯電部材と前記像担持体とが離間する領域に
おいて放電電界を形成し、像担持体を帯電する帯電手段
を有することを特徴とする画像形成装置。