JPH0792768A - 接触帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】一層の均一帯電を保障することのできる接触帯
電装置を提供する。 【構成】帯電用部材１１を基材１２に導電性線毛部材１
５を密に植設したブラシ（１３Ｂ）構造から形成する、
とともに該帯電用部材１１（１３ＢＦ）を被帯電体面
（１Ｆ）の面移動方向と逆方向として接触相対移動可能
に形成し、かつ該帯電用部材１１の面移動速度Ｓｂが被
帯電体面（１Ｆ）の面移動速度Ｓｄの０．５倍以上〜５
倍以下に選択されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯電用部材を被帯電体
面に接触させた状態で被帯電体面を一様に所定電位に帯
電させるように形成された接触帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に、電子写真装置，複写機，ファク
シミリ等の一部を形成するものとして利用される印刷部
を示す。同図において、円筒体の周面に感光剤が塗布さ
れた像担持体１を中心としたその周辺には、接触帯電装
置１０Ｐ，露光手段２，現像器を形成する現像ローラ
３，転写器４，廃トナーブレード５，除電器６が配設さ
れている。

【０００３】矢印方向に一定速度Ｓｄで回転される像担
持体１の周面１Ｆは接触帯電装置１０Ｐを通過する際に
所定の帯電電位Ｖｃ（例えば、−５００Ｖ）に一様に帯
電され、続いて露光手段２を用いて描画された露光部
（静電潜像）は所定電位Ｖｏ（例えば、−５０Ｖ）とな
る。この静電潜像には、現像ローラ３からトナーＴが供
給されトナー像に現像される。

【０００４】そして、このトナー像は、転写器４と対向
する位置を通過する際に、矢印方向に移動する用紙Ｐに
転写印刷される。その後に定着器（図示省略）へ向う。
一方、像担持体１の周面１Ｆは、廃トナーブレード５で
残留トナーが除去された後に、除電器６によって初期電
位（例えば、−５０Ｖ）に一様に除電される。

【０００５】帯電装置としては、図５に示す接触帯電装
置１０Ｐとコロナ放電式装置とが選択的に採用される
が、後者には高圧電源装置１９Ｐの具備によるコスト
高，シールド室形式によるスペース拡大，コロナ放電に
よるオゾン発生，放電ワイヤーの劣化による帯電不良発
生等の欠点があるので、後者が採用される場合が多い。

【０００６】さて、図５に示す接触帯電装置１０Ｐは、
帯電ローラ１１Ｐとこれに高電圧（例えば、−５ｋＶ）
を印加する高圧電源装置１９Ｐから構成されている。帯
電ローラ１１Ｐは、丸軸部材１２の周面に例えばゴムに
導電粒子を混在させた導電部１３Ｐを貼設した構成とさ
れ、かつこの帯電ローラ１１Ｐは、像担持体１の回転に
従動回転するように形成されているのが一般的である。

【０００７】ここに、矢印方向に速度Ｓｄで面移動する
像担持体（被帯電体）１の周面（被帯電体面）１Ｆに、
電圧（例えば、−１ｋＶ）が印加された帯電ローラ１１
Ｐの導電部１３Ｐすなわち帯電用部材（詳しくは、その
周面１３ＰＦ）を接触させれば、被帯電体面（１Ｆ）を
所定の帯電電位Ｖｃ（例えば、−５００Ｖ）に帯電する
ことができる。

【０００８】しかし、一段と強くなる高画質印刷要請に
応じた均一性をもって被帯電体面（１Ｆ）を一様に帯電
することは、実際上、非常に難しい。これに関し、例え
ば特開平２−３０９３７１号公報に、帯電用部材〔１３
Ｐ（１３ＰＦ）〕を被帯電体面（１Ｆ）の面移動方向と
順方向に積極的に面移動させ、かつ帯電用部材の面移動
速度Ｓｒを被帯電体面（１Ｆ）の面移動速度Ｓｄの１倍
以上〜８倍以下とする接触帯電方法が提案されている。
この種の提案方法によれば、帯電ムラのない均一帯電が
できるとされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これとて全て
の条件が満されたときにのみ均一に帯電させることがで
きるが、運用の実際において全ての条件を安定して満足
させることは至難である。すなわち、帯電用部材（１３
Ｐ）の組成材料の均一性が欠けると、例えば、導電粒子
の分布バラツキ等があると、被帯電体面（１Ｆ）を均一
に帯電することができない。その外径が長さ方向に不均
一となっている場合も同様である。

【００１０】また、帯電用部材（１３Ｐ）の被帯電体面
（１Ｆ）への接触圧力が所定範囲内になるように組立る
ことおよびその接触圧力状態を運転中に安定維持するこ
とが難しい。したがって、接触圧力が小さすぎると非帯
電部の増大による帯電ムラが発生し、大き過ぎると本来
の放電作用の他に直接的な電荷注入が生じ被帯電体面
（１Ｆ）の帯電電圧が上昇してしまうばかりか、被帯電
体面（１Ｆ）や帯電用部材（１３Ｐ）に傷が付いてしま
うので高画質印刷を保障できない。

【００１１】さらに、帯電用部材（１３ＰＦ）の面移動
速度Ｓｒを遅くすると、両者（１Ｆ，１３ＰＦ）の対応
する同一箇所の接触時間が非常に長くなってしまうの
で、上記電荷注入が一段と増大する。この場合にも被帯
電体面（１Ｆ）の帯電電位Ｖｃ（Ｖｏ）が上昇してしま
い印刷面に白スジが発生してしまう。一方、帯電ローラ
１１Ｐの面移動速度Ｓｒを例えば６倍以上にも高速とす
ることは、モータの容量が大きくなりかつ消費電力が増
大してしまうので、装置構築上、不利を招く。

【００１２】本発明の目的は、帯電ムラがなく被帯電体
面の全面を所定の帯電電位に均一に帯電させることがで
きる接触帯電装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
試験研究の結果に基づき、創成されたものである。ゴム
に導電粒子を混在させた帯電ローラを被帯電体面に圧接
する方法による欠点すなわち帯電用部材の材質や形態不
均一による高画質印刷困難，コスト高，製作・組立困
難，被帯電体面の損傷等を解消するものとしてブラシ構
造から形成した帯電用部材を試みたところ、このブラシ
構造を固定して被帯電体面と相対面移動させるようにす
ると被帯電体面との接触圧力の調整は容易となるが、ブ
ラシの磨耗が激しく寿命が短くなってしまいかつ製作上
の制約によるブラシ構造上の問題から各導電性線毛部材
と被帯電体面との接触ポイントが固定的に一定化してし
まうので、帯電スジが発生し易い。そこで、ブラシ構造
を被帯電体面と順方向に相対面移動させて接触ポイント
を変動させたところ、帯電均一性の改善が確認された。

【００１４】しかし、ブラシ構造の面移動速度を被帯電
体面の面移動速度よりも例えば６倍の如く非常に大きく
しないと、各導電性線毛部材が速度不整合によって機械
的変形を起すので長期間に亘る円滑運転ができない。当
然に帯電ムラが発生する。電源変動等によって面移動速
度の変動があるとなおさらである。つまり、例えば５倍
以下の面移動速度では実用化できない。しかも、低速度
とすると電荷注入が発生し被帯電体面の帯電電圧が高く
なってしまうので印刷面に白スジが生じる。だからと言
って、６倍以上の高速度としたのでは、上記帯電ローラ
の場合と同様のモータの大容量化，消費電力増大という
問題が解消されない。

【００１５】かくして、帯電用部材を、摩滅激化の点か
ら従来タブー視されていた、被帯電体面の面移動方向に
対して逆方向に面移動させたところ、順方向へ面移動さ
せる場合よりも均一帯電性を改善できる可能性が認めら
れた。しかし、これとて、帯電用部材（ブラシ構造）の
面移動速度によってはブラシ構造を固定した場合と同様
な問題が発生してしまう。

【００１６】そこで、コスト的許容範囲内で製作したブ
ラシ構造を採用しかつ節電，モータ小型化等の条件を満
すものとしての幾多の試験の結果，被帯電体面に対して
ブラシ構造を逆方向に相対面移動させかつその面移動速
度比率を一定範囲内の低速度域に限定する構成により、
均一帯電可能な新規な構成を創作することができた。

【００１７】すなわち、本発明に係る接触帯電装置は、
電圧を印加した帯電用部材を面移動されている被帯電体
面に接触させてこの被帯電体面を一様に所定電位に帯電
させる接触帯電装置において、前記帯電用部材を基材に
導電性線毛部材を密に植設したブラシ構造から形成す
る、とともに該帯電用部材を前記被帯電体面の面移動方
向と逆方向として接触相対移動可能に形成し、かつ該帯
電用部材の面移動速度が前記被帯電体面の面移動速度の
０．５以上〜５倍以下に選択されていることを特徴とす
る。

【００１８】

【作用】上記構成による本発明の場合、帯電用部材がブ
ラシ構造とされているので、製作が簡単で被帯電体面へ
の接触圧力の調整が非常に容易で、かつその接触状態を
安定保持でき被帯電体面に傷を付けてしまうこともな
い。また、帯電用部材の面移動方向は被帯電体面の面移
動方向に対し逆方向に相対面移動するので、順方向の場
合の速度不整合による各導電性線毛部材の機械的変形が
なくなるから安定運転できる、とともに被帯電体面との
接触ポイントが固定化されず平均化接触される。しか
も、帯電用部材の面移動速度が被帯電体面の面移動速度
に対しその０．５倍以上〜５倍以下の低速度に押さえら
れているので、逆方向相対面移動と相俟って帯電用部材
と被帯電体面との同一箇所の長時間接触を防止できるか
ら、直接的な電荷注入現象が生じない。よって、被帯電
体面を所定の帯電電位に安定して均一かつ一様に帯電す
ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本接触帯電装置１０は、図１，図２に示す如く、
帯電用部材１１を基材１２に導電性線毛部材１５を密に
植設したブラシ（１３Ｂ）構造から形成する、とともに
帯電用部材１１を被帯電体面（１Ｆ）の面移動方向と逆
方向として被帯電体面（１Ｆ）と接触相対面移動可能に
形成し、かつ帯電用部材１１（１３ＢＦ）の面移動速度
Ｓｂを被帯電体面（１Ｆ）の面移動速度Ｓｄの０．５倍
以上〜５倍以下の範囲内に選択構成し、被帯電体面（１
Ｆ）を全面的に所定の帯電電位Ｖｃでかつ均一に帯電す
ることができるように形成されている。

【００２０】なお、この接触帯電装置１０は、従来例
（図５）と同じ電子写真装置等の印刷部を形成するもの
として利用される。したがって、従来例（図５）と共通
する部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

【００２１】さて、帯電用部材１１は、図２（Ａ）に示
す如く、丸軸部材からなる基材１２の外周面に多数の導
電性線毛部材１５を密として植設したブラシ（１３Ｂ）
構造とされている。電源装置１９は、この帯電用部材１
１に所定電圧（例えば、−１ｋＶ）を印加する。

【００２２】この実施例の場合、各導電性線毛部材１５
は、材質がＲＥＣ−Ｍ１（導電性レーヨン），抵抗が１
０⁵ Ω，繊維径が６デニール（６００Ｄ／１００Ｆ）
で、植設密度が１０万本／ｉｎｃｈ² とされ、図４
（Ａ）に示す植設後の外径（直径Ｄ２）が１８ｍｍであ
るが各導電性線毛部材１５を図４（Ｂ）に示すように縮
径方向にやや斜行させた斜毛成形を施し、斜毛成形後の
外径（直径Ｄ１）が１６ｍｍとなるように形成された東
英産業（株）製のブラシ（１３Ｂ）構造とされている。

【００２３】なお、この明細書における“斜毛成形”と
は、各導電性線毛部材１５を基材１２の植設ポイントを
基準点とした場合に、図４（Ｂ）に示すようにその先端
側が周方向に変位するように湾曲された状態をいい、か
つ斜毛成形後は各導電性線毛部材１５がその弾性により
同（Ａ）に示すようにラジアル方向へ真直に戻らない状
態にすることをいう。なお、斜毛方向は、図２（Ｂ），
図４（Ｂ）に示すように帯電用部材１１の面移動方向に
対してその先端側が遅れる方向とすべきである。

【００２４】すなわち、帯電用部材１１と被帯電体面
（１Ｆ）との円滑摺動を図りつつ、両者（１１，１Ｆ）
の接触箇所を電荷注入が生じない範囲内で増大させて帯
電効率を高めるとともに、詳細後記の巻き目跡Ｒが被帯
電体面（１Ｆ）に現れないようにするためである。

【００２５】ブラシ（１３Ｂ）構造は、帯電特性に重要
な影響を与えるので、その仕上は慎重に行わなければな
らないが、一方において妥当性あるコスト的条件を満さ
なければならない。かくして、コスト的条件を満すため
に、ブラシ構造は図３に示す方法により製作してある。

【００２６】すなわち、図３（Ａ）に示す多数の導電性
線毛部材１５が密に植設された導電性部材１４を、同
（Ｂ）に示す基材（丸軸部材）１２に、同（Ｃ）に示す
如くつる巻き状に巻回させて接着している。したがっ
て、巻回された導電性帯材１４間に、植設密度が粗とな
る巻き目跡Ｒを絶無化することは不可能である。かくし
て、この巻き目跡Ｒが、被帯電体面（１Ｆ）に現れない
ようにしなければならない。

【００２７】さらに、帯電用部材１１と被帯電体面（１
Ｆ）との接触圧力も必要十分としなければならない。こ
の実施例では、図２（Ａ）に示す軸間距離Ｈ２において
ブラシ構造の周面１３ＢＦが被帯電体面（１Ｆ）に軽く
接触した自由状態に対し、同（Ｂ）に示すように帯電用
部材１１側を高さｈだけ下げた軸間距離Ｈ１としてい
る。つまり、導電性線毛部材１５を植設後の斜毛成形状
態よりもさらに斜行させて接触深さｄ（例えば、０．５
ｍｍ）を得るようにして配設してある。なお、接触深さ
ｄは、０．３〜０．７ｍｍの範囲内で調整できる。

【００２８】ここに、像担持体（被帯電体）１の被帯電
体面（１Ｆ）は、図１，図２（Ｂ）に示す如く、従来例
（図５）の場合と同じ面移動速度Ｓｄで矢印（時計回転
方向）に面移動される。これに対し、帯電用部材１１
（１３ＢＦ）は、逆方向に面移動速度Ｓｂで相対面接触
移動される。したがって、被帯電体（１）と帯電用部材
１１との各回転速度は、各面移動速度Ｓｄ，Ｓｂを満た
すものとして決定される。

【００２９】次に、上記構成による本実施例のテスト結
果を表１に示す。

【表１】

【００３０】まず、標準環境（温度２０℃／湿度５０
％）下において、ブラシ（１３Ｂ）構造を用いて従来例
（図５）の場合と同様に帯電用部材１１（１３ＢＦ）の
面移動方向を被帯電体面（１Ｆ）の面移動方向と同じ
（順方向）とし、帯電用部材１１（１３ＢＦ）の面移動
速度Ｓｂを被帯電体面（１Ｆ）の面移動速度Ｓｄの０，
１，２，３倍としてテストしてみた。

【００３１】しかし、面移動速度Ｓｂが０〜２倍の間
は、被帯電体面（１Ｆ）との速度不整合により各導電性
線毛部材１５が機械的に変形してしまい接触ポイントが
乱れるので、均一帯電ができず印刷面に帯電スジとして
現れてしまうから使用に耐えない（×，××）が、３倍
以上にすると一定の接触深さｄ（０．５ｍｍ）を確保し
てあるので、帯電スジが消え実用化（○）でき得る。

【００３２】ところが、環境を高温多湿（３５℃／８０
％）とすると、もともと帯電用部材１１のブラシ先端
（１３ＢＦ）と被帯電体面（１Ｆ）との同一箇所の接触
時間がやや長いので、本来の放電作用の他に各導電性線
毛部材１５を通して被帯電体面（１Ｆ）に直接的な電荷
注入が起り、被帯電体面（１Ｆ）の帯電電位が所定の帯
電電位Ｖｃ（例えば、−５００Ｖ）より大幅に上昇して
しまう。したがって、印刷面にカブリや白スジが発生し
てしまうという問題が残る。

【００３３】これに対し、逆方向に相対面移動させる
と、帯電用部材１１（１３ＢＦ）の面移動速度Ｓｂを
０．５倍〜５倍の間で切替えても、被帯電体面（１Ｆ）
を所定の帯電電位Ｖｃ（−５００Ｖ）に一様にかつ均一
に帯電することができる。しかも、低温少湿（１０℃／
２０％）〜高温多湿（３５℃／８０％）の使用環境に影
響されずに良好であると確認された。

【００３４】なお、面移動速度Ｓｂを６倍以上としても
従来例（図５）の場合に比較して一段と均一な帯電がで
きるが、ブラシ（１３ＢＦ）構造の摩滅，モータの大容
量化および消費電力増大という不利が生じるので、利用
性が低下しコスト高ともなってしまう。

【００３５】かくして、帯電用部材１１をブラシ（１３
Ｂ）構造としかつ被帯電体面（１Ｆ）の面移動方向と逆
方向に面移動させるとともに面移動速度比を０．５倍以
上〜５倍以下とすると、環境に左右されずに均一な帯電
ができると理解される。

【００３６】しかして、この実施例によれば、帯電用部
材１１を基材１２に導電性線毛部材１５を密に植設した
ブラシ構造（１１）から形成する、とともに該帯電用部
材１１を被帯電体面（１Ｆ）の面移動方向と逆方向とし
て接触相対移動可能に形成し、かつ該帯電用部材１１の
面移動速度Ｓｂが被帯電体面（１Ｆ）の面移動速度Ｓｄ
の０．５倍以上〜５倍以下に選択された構成とされてい
るので、被帯電体面（１Ｆ）を一様に均一帯電できる、
とともに製作・組立が容易かつ低コスト，小型軽量で取
扱い簡単な接触帯電装置１０を確立できる。

【００３７】また、帯電用部材１１がブラシ（１３Ｂ）
構造とされているので、被帯電体面（１Ｆ）との離隔接
近方向の相対位置調整が非常に簡単となり所定の接触圧
力を安定保持できる。とともに、従来帯電ローラ１１Ｐ
（１３Ｐ）の品質バラツキによる帯電ムラを一掃でき
る。

【００３８】また、ブラシ（１３Ｂ）構造が、図３に示
す如く、導電性線毛部材１５を密に植設された導電性帯
材１４を基材１２につる巻き状に巻回して製作されてい
るので、大幅なコスト低減を図れる。

【００３９】また、ブラシ構造が斜毛成形されかつ一定
の接触深さｄを確保するものとされているので、ブラシ
構造（１１）の巻き目跡Ｒの影響による帯電ムラをより
完全に一掃できる。

【００４０】なお、図１および図２（Ａ）には、図４
（Ａ）に示す斜毛成形されていないブラシ（１３Ｂ）構
造を示しているが、このブラシ構造の場合にも適宜な接
触深さｄ（例えば、０．５ｍｍ）を確保するようにして
おけば、本発明は実施できる。また、接触深さｄが０．
５ｍｍとされていたが、０．３〜０．７ｍｍに変えても
表１と同様な均一帯電ができることが確認できた。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、帯電用部材を基材に導
電性線毛部材を密に植設したブラシ構造から形成する、
とともに該帯電用部材を被帯電体面の面移動方向と逆方
向として接触相対移動可能に形成し、かつ該帯電用部材
の面移動速度が被帯電体面の面移動速度の０．５倍以上
〜５倍以下に選択された構成とされているので、下記の
ような優れた効果を奏する。 被帯電体面に一様に所定の帯電電位で均一に帯電で
きる。 ブラシ構造による帯電用部材の品質的バラツキによ
る不均一帯電を一掃できる。 ブラシ構造であるから、被帯電体面との離隔接近方
向における相対位置調整が容易でかつ所定の接触圧力を
長期に渡って安定保持できる。 ブラシ構造であるから、被帯電体面に損傷を与える
ことがない。 帯電用部材の面移動速度が０．５倍以上〜５倍以下
とされているので、モータ容量を小さく、消費電力も軽
減できる。 帯電用部材が逆方向に相対面移動されるので、被帯
電体面と接触ポイントが固定化されずかつ同一ポイント
の長時間接触による電荷注入を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す全体構成図である。

【図２】同じく、逆方向への相対面移動と接触深さとを
説明するための図である。

【図３】同じく、ブラシ構造の製作方法を説明するため
の図である。

【図４】同じく、ブラシ構造と斜毛成形を説明するため
の図である。

【図５】従来例を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 像担持体（被帯電体） １Ｆ 周面（被帯電体面） ２ 露光手段 ３ 現像ローラ ４ 転写器 ６ 除電器 １０ 接触帯電装置 １１ 帯電用部材（ブラシ構造） １２ 基材 １３Ｂ ブラシ １３ＢＦ 周面（帯電用部材） １４ 導電性帯材 １５ 導電性線毛部材 １９ 電源装置 Ｓｂ 帯電用部材の面移動速度 Ｓｄ 被帯電体面の面移動速度 Ｖｃ 帯電電位

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧を印加した帯電用部材を面移動され
   ている被帯電体面に接触させてこの被帯電体面を一様に
   所定電位に帯電させる接触帯電装置において、 前記帯電用部材を基材に導電性線毛部材を密に植設した
   ブラシ構造から形成する、とともに該帯電用部材を前記
   被帯電体面の面移動方向と逆方向として接触相対移動可
   能に形成し、かつ該帯電用部材の面移動速度が前記被帯
   電体面の面移動速度の０．５倍以上〜５倍以下に選択さ
   れていることを特徴とする接触帯電装置。