JPH08160710A - 帯電方法，帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接触型の帯電手段による均一な帯電を実現
し、帯電手段の感光体への貼り付きが発生せず、感光体
の耐刷寿命の長い画像形成装置を提供する。 【構成】 感光体２に帯電ローラ１を接触させつつ放電
電界を形成し、前記帯電ローラ１の前記感光体２との接
触位置近傍及び電荷放出面における前記帯電部材の表面
の凹凸を空間周波数処理した際の空間周波数ｆ(サイク
ル／mm)の10≦ｆ≦100の範囲内におけるパワースペクト
ルを常用対数で表した値ＰＳを、 ＰＳ≦−2.5×log(ｆ／２)(μm²) ｆ：空間周波数 とし、さらに帯電ローラ１の表面の10点平均表面粗さＲ
zが５μm以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に複写機やファクシ
ミリ，プリンタ等の電子写真方式で画像を形成する画像
形成装置における帯電装置等に関する。詳しくは被帯電
体である光導電性を有する感光体ドラムやエンドレスベ
ルトの感光体を接触帯電部材によって直接帯電を行う帯
電装置、及びこの帯電装置での帯電方法、及び前記帯電
装置を備えた画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真方式の画像形成装置にお
いて帯電装置といえば、タングステン等の細いワイヤー
に高電圧を印加し、その結果発生するコロナ放電を利用
したコロトロン帯電器，スコロトロン帯電器が一般的で
ある。

【０００３】しかし近年、酸化作用が強いため人体の呼
吸器系に対して有害なオゾンに対する規制も厳しくなっ
てきたため、オゾン発生量の少ない帯電(オゾンレス帯
電)が注目されてきた。オゾンレス帯電の概念は古くか
ら存在し、従来より数多くの方式が提案されているが、
それらは主に被帯電体である感光体に導電性の帯電部材
から直接電荷を供給することで放電電流を極力減少さ
せ、放電の際に発生するオゾンの発生量を減少させるも
のであった。

【０００４】オゾンレス帯電の形態を簡単に分類する
と、例えば帯電部材に関してはファーブラシを用いた方
式(特開昭56−147159号公報参照)，弾性ローラを用いた
方式 (特公昭62−11343号公報参照)，固体放電素子を用
いた方式(特開昭60−169863号公報参照)等がある。また
放電電界の形成方式については直流電圧を帯電部材に印
加する方式(特開昭58-194061号公報参照)，交流電圧と
直流電圧を同時に印加する方式(特開昭63-149668号公報
参照)等がある。

【０００５】しかし現在、実用化されているのは主に帯
電部材として弾性ローラを用いる帯電装置である。ファ
ーブラシを用いた場合には、感光体とファーブラシの接
触が不均一なため帯電が安定しない、ファーブラシの毛
が経時的に劣化し倒れや抜け，異物付着による帯電ムラ
が発生しやすいといった問題点があるからである。弾性
ローラを用いた場合、これらの不具合は解決し接触状態
も均一となり経時的な変化も少なく、ファーブラシの有
する問題点を解決することが可能となる。

【０００６】弾性ローラへの電圧の印加については、直
流電圧を単独で印加する方が、直流電圧に交流電圧を重
畳する場合よりも表面粗度，抵抗ムラ，異物付着に対す
る許容度は狭いが、交流電源を必要としない分だけコス
トが安くなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のような接触帯電部材である半導電性の弾性ローラ
に直流電圧を印加する帯電装置を電子写真装置に組み込
み画像評価を行うと、室温：20℃，湿度：50％の環境
(以下、ＮＮ環境と略す)、及び33℃，80％の環境 (以
下、ＨＨ環境と略す)においては良好な画像が得られ
た。しかし７℃，20％の環境(以下、ＬＬ環境と略す)に
おいて評価を行うと白地に小さな斑点状(直径50〜500μ
m)の地カブリが発生し、黒地には同じく斑点状の白抜け
(直径50〜500μm)が発生した。

【０００８】そこで現像バイアス電圧ＶBを上下にシフ
トさせ、地カブリと白抜けの発生量の変動で電位ムラの
間接的な評価を行った。その結果、現像バイアス電圧Ｖ
Bの絶対値を上昇させると地カブリ，白抜けが共に減少
し、現像バイアス電圧ＶBを低下させると地カブリ，白
抜けが共に増加した。このことから、電位ムラは平均的
な帯電電圧Ｖ0よりも過剰に帯電された領域に現像剤中
の逆帯電したトナーが現像されたものであることが明ら
かとなった。

【０００９】この異常画像の発生原因は弾性ローラの表
面粗度に依存する。弾性ローラ表面の凹凸が激しい場
合、凸部に電界が集中し易くなり過剰放電が発生し、帯
電ムラとなるのである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の帯電方法は、被帯電体に帯電部材を接触
させつつ放電電界を形成して被帯電体を帯電する帯電方
法において、帯電部材の被帯電体との接触位置近傍及び
電荷放出面における帯電部材表面の凹凸を空間周波数処
理した際の空間周波数ｆ(サイクル／mm)の10≦ｆ≦100
サイクル／mmの範囲内におけるパワースペクトルを常用
対数で表した値ＰＳが、 ＰＳ≦−2.5×log(ｆ／２)(μm²) ｆ：空間周波数 の範囲内にし、さらに帯電部材の表面粗度を10点平均表
面粗さＲzが５μm以上とし、さらに被帯電体が光導電性
を有するときに、帯電部材との接触位置の上流側で被帯
電体に露光を行うことを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明の帯電装置は、被帯電体に相
対移動しながら接触する帯電手段と、被帯電体と帯電手
段との間に放電電界を形成させる電界形成手段とを備
え、帯電手段の被帯電体との接触位置近傍及び電荷放出
面における帯電手段表面の凹凸を空間周波数処理した際
の空間周波数ｆ(サイクル／mm)の10≦ｆ≦100サイクル
／mmの範囲内におけるパワースペクトルを常用対数で表
した値ＰＳが、 ＰＳ≦−2.5×log(ｆ／２)(μm²) ｆ：空間周波数 の範囲内にし、さらに被帯電体が光導電性を有すとき、
帯電手段との接触位置の上流側で被帯電体表面に光を照
射して被帯電体を除電する露光手段を備えたことを特徴
とするものである。

【００１２】また、本発明の画像形成装置は、被帯電体
と、この被帯電体に相対移動しながら接触する帯電手段
と、被帯電体と帯電手段との間に放電電界を形成させる
電界形成手段とを備え、帯電手段の被帯電体との接触位
置近傍及び電荷放出面における帯電手段表面の凹凸を空
間周波数処理した際の空間周波数ｆ(サイクル／mm)の10
≦ｆ≦100(サイクル／mm)の範囲内におけるパワースペ
クトルを常用対数で表した値ＰＳが、 ＰＳ≦−2.5×log(ｆ／２)(μm²) ｆ：空間周波数 の範囲内にし、さらに被帯電体が光導電性を有すると
き、帯電手段との接触位置の上流側で被帯電体表面に光
を照射して被帯電体を除電する露光手段を備えたことを
特徴とするものである。

【００１３】

【作用】上記の本発明の帯電方法によれば、帯電部材の
パワースペクトルＰＳをＰＳ≦−2.5×log(ｆ／２)(μm
²)の範囲にすることで、被帯電体と帯電部材との微小空
隙間における異常放電の発生が防止され均一な帯電が実
現する。

【００１４】さらに帯電部材表面の10点平均表面粗さＲ
zをＲz≧５μmとすることで、被帯電体と帯電部材との
貼り付きが防止される。

【００１５】さらに光導電性を有する被帯電体と帯電部
材との接触位置の上流側で被帯電体表面を光除電するこ
とで、前記接触位置の下流側の被帯電体と帯電部材とが
離間する領域でのみ帯電が行われて、より一層均一な帯
電が実現される。

【００１６】また、上記の本発明の帯電装置によれば、
帯電手段のパワースペクトルＰＳをＰＳ≦−2.5×log
(ｆ／２)(μm²)の範囲にすることで、被帯電体と帯電手
段との微小空隙間における異常放電の発生が防止され、
均一な帯電が実現する。

【００１７】さらに、光導電性を有する被帯電体と帯電
手段との接触位置の上流側で被帯電体表面を光除電する
ことで、前記接触位置の下流側の被帯電体と帯電手段と
が離間する領域でのみ帯電が行われて、より一層均一な
帯電が実現される。

【００１８】また、上記の本発明の画像形成装置によれ
ば、帯電手段のパワースペクトルＰＳをＰＳ≦−2.5×l
og(ｆ／２)(μm²)の範囲にすることで、被帯電体と帯電
手段との微小空隙間における異常放電の発生が防止され
均一な帯電が実現し、異常放電を原因とする被帯電体表
面の過剰帯電が防止される。

【００１９】さらに、光導電性を有する被帯電体と帯電
手段との接触位置の上流側で被帯電体表面を光除電する
ことで、前記接触位置の下流側の被帯電体と帯電手段と
が離間する領域でのみ帯電が行われて、より一層均一な
帯電が実現される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 (第１実施例)図１は本発明の接触帯電装置における第１
実施例の概略構成図である。図１において、１は半導電
性の帯電ローラである。帯電ローラ１はその表面に有機
感光材料が塗布されることにより形成された感光層２a
と接触して感光体２との摩擦力で従動回転する。帯電ロ
ーラ１の芯金１aには、帯電ローラ１と感光層２aの微小
空隙に放電電界を形成させるため、電源３による負極性
の直流電圧が印加されている。

【００２１】このとき、帯電ローラ１は芯金１aの外周
に半導電性のウレタンゴムからなる弾性層１bを被覆し
た弾性ゴムローラを使用する。弾性層１bの体積抵抗値
は10⁶〜10¹²Ω・cm程度が好ましい。抵抗値が10⁶Ω・cm
より低い場合、放電時の電荷供給能力が高過ぎるため、
感光層２aにピンホールもしくは打痕傷，摩耗傷が存在
した場合、感光層２aの膜厚が低下し、その結果、感光
層２aの絶縁耐圧が低下し、感光層２aが絶縁破壊した際
に過剰な電荷がピンホール等を通じてアース側に流れ込
み、感光層２aを破壊する。抵抗値が10¹²Ω・cmより高
い場合、放電時の電荷供給能力が低過ぎるため、弾性層
１bで電圧降下が発生し芯金１aに印加する電圧を必要以
上に高くする必要が生じる。印加電圧を高くすると、効
率が下がるだけでなく芯金１aと図示されていない電極
との接点で放電が発生し、帯電ローラ１への印加電圧値
が変動してしまい帯電が不安定となる。このときの電荷
供給能力とは、弾性層１bの内部の電子の移動度及び弾
性層１bの表面の電子放出のしやすさを便宜上定義した
性能であるが、弾性層１bの組成物質によっては温湿度
環境の影響を受けやすい材質もあるので、この抵抗値の
範囲はその変化を含んだ値である。

【００２２】また弾性層１bのゴム硬度は接触という観
点からは、当然のことながら低い方がよい。帯電ローラ
１と感光体２との接触状態は、弾性層１bの層厚，帯電
ローラ１と感光体２の曲率によっても変化するので、少
なくともゴム硬度が上昇する低温環境下(接触帯電装置
もしくは接触帯電装置を有する電子写真装置の動作保証
温度範囲内)で、少なくとも帯電ローラ１と感光体２の
間に空隙が生じないゴム硬度であることが必要である。

【００２３】帯電ローラ１と感光体２の間に空隙が生じ
ない条件については、帯電ローラ１の真直度，円筒度，
振れなどの形状精度についても空隙が生じない精度に加
工されていることが必要である。

【００２４】特に帯電ローラ１の表面粗度については10
点平均表面粗さＲzと、帯電ローラ１の表面の不規則な
凹凸を周期性の波との合成であると考え、表面粗さ測定
器で計測し、ローラ表面の凹凸のプロフィールをＦＦＴ
(高速フーリエ変換)処理を行い、周期性の波に分解し得
られたパワースペクトルを常用対数で表した(log変換し
た)値をＰＳと定義した値を使用する。

【００２５】このときのＲzの測定及びＰＳの算出方式
について簡単に説明する。 (Ｒzの測定) (1) 接触式表面粗さ測定器サーフコム550Ａ(東京精密
製)の測定台の上に帯電ローラ１を固定する。

【００２６】(2) 表面粗さ測定仕様として、帯電ローラ
１の軸方向に測定長：４mm、測定針移動速度：0.3mm／
ｓ、カットオフ値：0.8mmに設定する。

【００２７】(3) 円周上で120degごとに、中央と両端付
近の合計９点のＲz測定を行い、その平均値を計算によ
り求め、帯電ローラ１のＲzとする。

【００２８】(ＰＳの算出) (1) Ｒz測定時の表面プロフィールデータをサンプリン
グ周波数を100HzでＡ／Ｄ(アナログ／ディジタル)変換
し、数値データとしてパソコンに取り込む。

【００２９】(2) ハニング窓処理を施した上でＦＦＴ処
理を行う。

【００３０】(3) 求まった値をlog変換する。

【００３１】(4) Ｒz同様に９点の平均値を計算により
求め帯電ローラ１のＰＳとする。

【００３２】Ｒz及びＰＳについてもう少し詳しく説明
すると、感光体２と帯電ローラ１とを接触させて行う直
接帯電は、接触領域で電荷の授受を行っているのではな
く、接触領域近傍の微小空隙で空気の絶縁破壊を起こし
ながら電荷の授受を行う。そのため、帯電ローラ１の表
面の凹凸によって放電現象に不均一が発生し、帯電ムラ
が発生する。

【００３３】以上説明した帯電ローラ１を図３に示す画
像形成装置10に装着し、画像形成を行った場合の画像形
成装置10の動作を簡単に説明する。まず、図示されない
コントローラから画像形成装置10に対して印字の信号が
入力されると、帯電，現像，転写，クリーニング，定着
の各プロセスはイニシャライズと呼ばれる初期慣らし運
転を開始し、次にコントローラから送られてくる画像及
び文字データの受信が終了すると、感光体２上での画像
形成が開始される。感光体２の画像形成領域において、
帯電ローラ１には電源３により電圧が印加され感光体２
の帯電が開始される。

【００３４】周速度25mm／ｓで回転する感光体２に帯電
ローラ１を両端加重をそれぞれ300ｇずつ付与し圧接さ
せる。このとき、帯電ローラ１は摩擦力で感光体２とほ
ぼ等しい周速で従動回転を行う。帯電ローラ１は芯金１
aの軸径φ６mm、半導電性のウレタンゴムを肉厚を３mm
として、芯金１aの外周にφ12のロール状に形成したも
のであり、ウレタンゴムのゴム硬度は50゜(JIS ゴム硬
度Ａ)、体積抵抗値は10⁸Ω・cmである。

【００３５】感光体２は、アルミ素管２bの表面に有機
感光材料の感光層２aが塗布されたものを用い、帯電極
性はマイナスである。したがって、接地されているアル
ミ素管２bに対して、帯電ローラ１の芯金１aには電源３
によって−1100Ｖの直流電圧が印加される。

【００３６】次に、レーザスキャナユニット(以後、Ｌ
ＳＵと略す)13から出射された画像及び文字データに基
づくレーザ光13aで露光されることによって、感光層２a
表面の電荷が選択的に除電され、電位による画像パター
ン(以後、静電潜像と略す)が感光体２に形成される。

【００３７】図示されないマイナスに帯電した現像剤
を、その容器内に保持する現像器11によって、静電潜像
に現像剤を電界力で付着させることにより画像パターン
(以後、顕像と略す)が感光体２に形成される。

【００３８】一方、給紙カセット20に収容された転写用
紙24は、給紙ローラ19によって１枚ずつタイミングロー
ラ17まで給紙される。感光体２に形成された顕像が転写
ローラ14の位置に到達するタイミングに同期させて、タ
イミングローラ17と給紙ローラ18は、転写用紙24を感光
体２と転写ローラ14のニップ位置に送り出す。

【００３９】感光体２と転写ローラ14のニップ中で、感
光体２の顕像は転写用紙24に転写される。転写ローラ14
には図示されない電源により＋2000Ｖの直流電圧が印加
されている。転写電圧により感光体２から転写ローラ14
の方向に転写電界が形成され、マイナスに帯電した現像
剤は感光体２から転写用紙24に転写される。また転写電
界により転写用紙24の裏面にはプラスの電荷が注入さ
れ、感光体２から転写用紙24が剥離した後も、現像剤は
転写用紙24上に保持されている。

【００４０】現像剤が転写された転写用紙24は定着器12
に搬送され、ヒートローラ15と加圧ローラ16により熱と
圧力で転写用紙24上に熱定着される。

【００４１】定着後の転写用紙24は排紙トレイ26へ排出
され一連の画像形成プロセスは完了する。

【００４２】なお、転写されずに残留した感光体２上の
現像剤は、クリーナ25でクリーニングされ、感光体２の
表面は清浄な状態となる。

【００４３】クリーニングが終了し、再び感光体２は帯
電位置に戻ってきて、以後この動作の繰り返しとなる。

【００４４】この画像形成装置10を用いて帯電ローラ１
の表面の凹凸を機械研磨によってＲz及びＰＳがそれぞ
れ独立に変わるように作成し、ＬＬ環境で形成した画像
の評価を行った結果と、ＨＨ環境で貼り付き評価を行っ
た結果をまとめて(表１)に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】画像評価基準は地カブリの未発生は○、地
カブリの発生を×とした。貼り付きについては貼り付き
の未発生は○、実用上問題はないがわずかに貼り付きが
発生している場合は△、貼り付きの発生を×とした。

【００４７】以上のようにして求められた帯電ローラ１
のＰＳ値及びＲzと画像評価及び貼り付きとの関係か
ら、均一帯電に必要な帯電ローラ１の表面形状を判断す
る。

【００４８】(表１)の結果から、帯電ローラ１の表面凹
凸の空間周波数ｆが10≦ｆ≦100(サイクル／mm)の範囲
で、 ＰＳ≦−2.5×log(ｆ／２)(μm²) であれば、帯電の均一性が確保され地カブリは発生しな
い。また、 Ｒz≧５(μm) に保つことで貼り付きも回避できる。

【００４９】帯電ローラ１の表面が平滑で各空間周波数
におけるＰＳがマイナスの無限大となる場合には均一な
帯電を実現することができる。しかし、表面が平滑過ぎ
ると、もとより表面の平滑な感光体２と帯電性ローラ１
の密着性が高くなり、貼り付きと呼ばれる現象が発生す
る。貼り付きは特に弾性ローラの硬度が低下し、表面の
タック性が上昇する高温高湿環境で顕著となり、貼り付
いた帯電ローラ１と感光体２を強引に駆動すると、感光
層２aの剥離や帯電ローラ１の表面の破損を引き起こす
ことになる。感光層２aは、セレン，アモルファスシリ
コン，酸化亜鉛等の無機感光層の場合には下地のアルミ
素管２bとの密着性が高いので剥離に至ることは殆どな
いが、有機感光層の場合、アルミ素管２bとの密着性が
低く、膜強度も弱いので容易に剥離してしまう。

【００５０】ＰＳとＲzの条件は互いに背反する条件の
ようであるが、実際にはＲzの値に対して有効に働くの
は、空間周波数ｆでは10サイクル／mm以下の範囲の領域
であり、ｆ≧10サイクル／mmの範囲ではＲzの値にほと
んど影響を与えなくなる。本実施例で用いられた帯電ロ
ーラ１の表面形状のプロフィールを示すグラフを図７
に、またその際のＰＳと帯電ローラ１表面の空間周波数
ｆの関係を示すグラフを図８に示し、ＲzとＰＳの両立
する表面形状と両立しない表面形状の比較を行いながら
本発明の基本的な考え方を簡単に説明する。

【００５１】図７(a)は地カブリの発生しなかった帯電
ローラ１表面の表面粗さのプロフィールを示すグラフで
あり、反対に図７(b)は地カブリの発生した帯電ローラ
１の表面粗さのプロフィールを示すグラフである。それ
ぞれの10点平均表面粗さの値はＲz＝9.6μmとＲz＝2.9
μmである。顕微鏡などで表面を拡大して観察すると図
７(a)の帯電ローラ１は滑らかな波模様を示し、図７(b)
の帯電ローラ１はさざ波模様となっている。Ｒzの値だ
けで判断すれば図７(a)の帯電ローラ１の方が帯電ムラ
が大きく地カブリが発生しそうであるが、鋭利な先端を
有する図７(b)の帯電ローラ１の方が異常放電が発生し
やすく、かつ地カブリも発生しやすいと考えられる。

【００５２】図８(a)，(b)は図７(a)，(b)に示される表
面粗さのプロフィールから空間周波数ｆについてのＰＳ
を計算により求めたグラフである。

【００５３】表面の滑らかに見える図７(a)の帯電ロー
ラ１は、図８(a)において低周波数側のＰＳは大きい
が、ｆ≧10サイクル／mmの範囲ではＰＳは小さな値とな
っている。

【００５４】それに対して表面に鋭利な先端を有する図
７(b)の帯電ローラ１は、図８(b)において低周波数側の
ＰＳの値こそ小さいが、ｆ≧10サイクル／mmの範囲では
ＰＳは大きな値を有し、高周波数側での凹凸が激しいこ
とを示している。

【００５５】図８(a)，(b)には(表１)にまとめたＰＳと
地カブリとの関係を示す曲線を同時に描いてある。この
ＰＳ＝−2.5×log(ｆ／２)の曲線より上方にＰＳの値を
有する帯電ローラ１は地カブリが発生し、この曲線より
下方にすべてのＰＳの値を有する帯電ローラ１は地カブ
リが発生しない。

【００５６】また、本実施例において帯電ローラ１には
直流電圧を印加したが、直流電圧に交流電圧を重畳した
ものを印加してもよい。その場合、直流電圧だけを印加
した場合より一層ローラの付着物などに対する許容度も
広がり、長寿命の帯電装置及び画像形成装置を提供する
ことが可能になる。

【００５７】(第２実施例)図２は本発明の接触帯電装置
の第２実施例に用いられる帯電ブレードの概略構成図で
あり、図１に基づいて説明した部材については同一符号
を付して説明を省略する。第２実施例の接触帯電装置
は、帯電部材として第１実施例の帯電ローラ１の代わり
に半導電性の帯電ブレード５を用いたものである。

【００５８】帯電ブレード５は弾性を有しており、導電
性のホルダ６にその一方の端部を固定されており、もう
一方の端部が感光体２に弾性接触している。ホルダ６に
は放電電界を帯電ブレード５と感光層２aの微小空隙に
形成させるため電源３によって直流電圧が印加されてい
る。

【００５９】帯電ブレード５は、第１実施例で用いた半
導電のゴムを板状に成形し、その体積抵抗値は10⁸Ω・c
m，厚さ２mm，ホルダ６からの突き出し長さを10mmとし
たものである。

【００６０】また、図２においては帯電ブレード５と感
光体２の接触状態は食い込み方向であるが倣い方向とし
てもよい。倣い方向に圧接させることにより感光体２と
帯電ブレード５との摩擦力は低減し、帯電ブレード５を
感光体２に圧接した際に課題となるスティックスリップ
(ブレードの微小振動による接触むら，異音の発生の原
因)や、感光層２aの摩耗の問題も低減することが可能と
なる。

【００６１】この帯電ブレード５を用いた第２実施例の
接触帯電装置を図３に示す画像形成装置10に装着し、第
１実施例と同様に画像評価と貼り付き評価を行った。そ
の結果を(表２)に示す。

【００６２】

【表２】

【００６３】このように、帯電ブレード５のＰＳとＲz
値を本発明の条件内に保つことにより、第１実施例と同
様に良好な画像が得られ、貼り付きも回避できる。

【００６４】第１実施例では帯電ローラ１、第２実施例
では帯電ブレード５による評価結果を示したが、帯電部
材を帯電ベルトもしくは帯電ブロックとしてもほぼ同様
の効果が得られる。

【００６５】(第３実施例)図４は本発明の接触帯電装置
の第３実施例に用いられる帯電ローラにおける要部の模
式的な断面図である。第３実施例の接触帯電装置は、第
１実施例で用いた帯電ローラ１にウレタン塗料を塗布し
て抵抗層１cを形成したものであり、他の構成について
は第１実施例と同じであるので説明を省略する。

【００６６】第１実施例では弾性層１bの表面を研磨す
ることにより、本発明の提示する条件の表面状態を実現
したが、研磨工程だけで本発明の提示する条件を満たす
のは工程の管理，加工条件の設定が非常に複雑となり、
１本当たりの加工時間及び歩留まりの点で高価となり、
量産には不向きである。そこで、粗研磨を行った帯電ロ
ーラ１の表面に弾性層１bの材質と同じウレタン塗料を
塗布し、抵抗層１cを形成することで、加工時間の短
縮，歩留まりの向上及び感光体２へのリーク防止の改善
を図った。

【００６７】模式的に塗布面付近を拡大した断面図を図
４に示す。帯電ローラ１の下地部分には大きな凹凸と小
さな凹凸の複合した研磨加工による研磨傷が存在してい
る。その上に適度な膜厚を形成するようにウレタン塗料
を塗布すると、大きな凹凸に対しては抵抗層１cは倣っ
てしまうが、小さな凹凸に対しては凹部を埋め、凸部先
端を丸める効果があるために、異常放電の原因となる空
間周波数ｆに換算して10≦ｆ≦100サイクル／mmの範囲
における凹凸はウレタン塗料の塗布前に比べ平滑化しＰ
Ｓは低下する。しかし、貼り付き防止に対して効果のあ
る空間周波数ｆが、10サイクル／mm以下の凹凸に関して
は弾性層１bの表面形状がほとんど残ることになる。

【００６８】ウレタン塗料を塗布した帯電ローラ１を用
いた本実施例の接触帯電装置を、図３に示す画像形成装
置10に装着し、第１実施例と同様の画像評価及び貼り付
き評価を行ったが、本発明の条件を満たす帯電ローラ１
については第１実施例と同じ結果が得られた。

【００６９】本実施例において弾性層１bはウレタンゴ
ム、抵抗層１cはウレタン塗料を塗布としたが、この例
に限定されるものではなく、弾性層材料としてはシリコ
ンゴム，ＥＰＭ(エチレン プロピレンモノマ)，ＥＰＤ
Ｍ(エチレン プロピレンジエンモノマ)，クロロプレン
ゴム等の弾性を有する材質のものであれば半導電の処理
をした後に弾性層１bとして用いることができる。また
抵抗層材料としてはポリアミド，ポリエステル，フッ素
樹脂，シリコン樹脂，アクリル樹脂等の塗料化すること
が可能で抵抗層の形成できる材質のものであれば抵抗層
１cとして用いることができる。

【００７０】また本実施例においては帯電ローラ１の構
成についての例を示したが、帯電ローラ１に限られるこ
とはなく、ブレード，ベルト，ブロック形状の帯電部材
についても同様の性能が得られることは本発明の技術思
想から明らかである。

【００７１】(第４実施例)図５は本発明の接触帯電装置
の第４実施例に用いられる帯電ローラにおける要部の製
造プロセスを示す工程図である。第３実施例では弾性層
１bの凹凸を抵抗層１cにより単純に平滑化するだけであ
るが、第４実施例の接触帯電装置は、弾性層１b表面を
ある程度平滑にした後、抵抗層１cを被覆することによ
り自由な表面性を実現したものであり、他の構成につい
ては第１実施例と同じであるので説明を省略する。

【００７２】図５に基づいて帯電ローラ１の製造プロセ
スを説明する。抵抗層１cを塗布する前に弾性層１bを研
磨し、この弾性層１bを揮発性溶剤に浸漬し、弾性層１b
を膨潤させ外径を拡大した後に抵抗層１cを塗布し、次
に弾性層１b中の揮発性溶剤が蒸発する前に抵抗層１cを
乾燥し硬化させることにより平滑な皮膜を形成する。そ
の後、乾燥を継続すると弾性層１b内部の揮発性溶剤が
蒸発し外径が元通りに収縮する。その際、弾性層１bに
密着した抵抗層１cは弾性層１bの収縮に引きずられるよ
うに、その平滑な皮膜が波打つように圧縮される。

【００７３】帯電ローラ１の形状及び材質を第１実施例
と同一なものとすれば、揮発性溶剤としてはウレタンゴ
ムを侵さないアルコール系やトルエン等を使用し、30秒
から５分程度、その溶剤の中に帯電ローラ１を浸漬した
後、ウレタン塗料を５〜500μm程度、好ましくは10〜50
μmの膜厚となるように塗布し乾燥させる。

【００７４】上記プロセスに基づいて作成した帯電ロー
ラ１を備えた本実施例の接触帯電装置を図３に示す画像
形成装置10に装着し、第１実施例と同様の画像評価及び
貼り付き評価を行ったが、本発明の条件を満たす帯電ロ
ーラ１については第１実施例と同じ結果が得られた。

【００７５】本実施例において弾性層１bはウレタンゴ
ム、抵抗層１cはウレタン塗料を塗布したが、この例に
限定されるものではなく、弾性層材料としてはシリコン
ゴム，ＥＰＭ，ＥＰＤＭ，クロロプレンゴム等の弾性を
有する材質のものであれば半導電の処理をした後に弾性
層１bとして用いることができる。抵抗層材料として
は、ポリアミド，ポリエステル，フッ素樹脂，シリコン
樹脂，アクリル樹脂等の塗料化することが可能で抵抗層
の形成できる材質のものであれば抵抗層１cとして用い
ることができる。

【００７６】また本実施例においては帯電ローラ１の構
成についての例を示したが、帯電ローラ１に限られるこ
とはなく、ブレード，ベルト，ブロック形状の帯電部材
についても同様の性能が得られることは本発明の技術思
想から明らかである。

【００７７】(第５実施例)現像器11内に磁性１成分の現
像剤等を用いた場合のように、現像剤中に逆帯電トナー
が多く存在する場合、本発明の第１実施例乃至第４実施
例の帯電装置を組み込んだ画像形成装置10においても、
特にＬＬ環境で画像形成を行うと転写後の転写用紙24の
白地部に横筋状のカブリ，黒ポチカブリ及び黒ベタ部に
白抜け等の画像異常が発生することがある。これは感光
層２aの微小な過剰帯電が原因であることが特願平５−2
21802号で報告されている。

【００７８】図６は本発明の接触帯電装置の第５実施例
の概略構成図であり、図１に基づいて説明した部材に対
応する部材については同一符号を付して説明を省略す
る。本実施例の接触帯電装置では、帯電ローラ１と感光
体２との接触位置の上流側の接近領域において、感光体
２の表面にＬＥＤ(発光ダイオード)アレイ４によって除
電光を照射し、前記接触位置の上流側において感光層２
aの帯電電位を除電する。帯電ローラ１から感光体２に
向かって電荷が微小空隙を放電現象によって移動する
が、ＬＥＤアレイ４による除電光によって感光層２aは
見かけ上導電化しているため、帯電ローラ１と感光体２
が接触するまで感光層２aの表面には電荷が蓄積されず
に表面電位が０Ｖの状態に維持される。次に、接触領域
においては空隙が存在しないため放電現象は発生せず、
次の離間領域に移る。離間領域において徐々に空隙が広
くなるに従い、パッシェンの法則に従う空隙距離と放電
開始電圧との条件が満たされた瞬間から放電は再開し、
感光層２a表面には電荷が蓄積され感光体２は帯電す
る。

【００７９】本実施例の帯電装置を図３に示す画像形成
装置10に装着した場合、現像剤中に逆帯電トナーが多く
存在し、転写後の用紙の白地部に横筋状のカブリ，黒ポ
チカブリ及び黒ベタ部に白抜け等の画像異常が発生しや
すい条件においても、均一な帯電が実現し白地部の横筋
状のカブリ，黒ポチ及び黒ベタ部に白抜けが発生すると
いった画像異常が発生しない。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の特許請求
の範囲に記載された帯電方法によれば、帯電部材のパワ
ースペクトルＰＳをＰＳ≦−2.5×log(ｆ／２)(μm²)の
範囲にすることで、被帯電体と帯電部材との微小空隙間
における異常放電の発生が防止され均一な帯電が実現す
るので、画像形成装置において帯電部材による感光体の
帯電を実施する際に、帯電部材の表面形状によって発生
する帯電の不均一による地カブリ，白抜けを防止でき
る。

【００８１】さらに帯電部材表面の10点平均表面粗さＲ
zをＲz≧５μmとすることで、被帯電体と帯電部材との
貼付きが防止されるので、画像形成装置において被帯電
体である感光体の耐刷寿命を長く保つことができる。

【００８２】さらに光導電性を有する被帯電体と帯電部
材との接触位置の上流側で被帯電体表面を光除電するこ
とで、前記接触位置の下流側の被帯電体と帯電部材とが
離間する領域でのみ帯電が行われて、より一層均一な帯
電が実現されるので、画像形成装置において高品質の画
像を安定して提供できる。

【００８３】また、本発明の特許請求の範囲に記載され
た帯電装置によれば、高圧電源や多数の部品を必要と
し、複雑な構成となるスコロトロン帯電器等に比べ、接
触帯電手段と低電圧の電源だけで構成されるため低コス
トでの製造が可能となり、かつ帯電手段のパワースペク
トルＰＳをＰＳ≦−2.5×log(ｆ／２)(μm²)の範囲にす
ることで、被帯電体と帯電手段との微小空隙間における
異常放電の発生が防止され均一な帯電が実現するので、
画像形成装置において地カブリや白抜け等の画像異常を
防止し常に良好な画像を提供できる。

【００８４】さらに光導電性を有する被帯電体と帯電手
段との接触位置の上流側で被帯電体表面を光除電するこ
とで、前記接触位置の下流側の被帯電体と帯電手段とが
離間する領域でのみ帯電が行われて、より一層均一な帯
電が実現されるので、画像形成装置において高品質の画
像を安定して提供できる。

【００８５】また、本発明の特許請求の範囲に記載され
た画像形成装置によれば、帯電手段のパワースペクトル
ＰＳをＰＳ≦−2.5×log(ｆ／２)(μm²)の範囲にするこ
とで、被帯電体と帯電手段との微小空隙間における異常
放電の発生が防止され均一な帯電が実現し、異常放電を
原因とする被帯電体表面の過剰帯電が防止されるので、
地カブリや白抜け等の画像異常を防止し、常に良好な画
像を提供できる。

【００８６】さらに光導電性を有する被帯電体と帯電手
段との接触位置の上流側で被帯電体表面を光除電するこ
とで、前記接触位置の下流側の被帯電体と帯電手段とが
離間する領域でのみ帯電が行われて、より一層均一な帯
電が実現されるので、高品質の画像を安定して提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接触帯電装置における第１実施例の概
略構成図である。

【図２】本発明の接触帯電装置の第２実施例に用いられ
る帯電ブレードの概略構成図である。

【図３】本発明の接触帯電装置が装着される画像形成装
置の概略構成図である。

【図４】本発明の接触帯電装置の第３実施例に用いられ
る帯電ローラにおける要部の模式的な断面図である。

【図５】本発明の接触帯電装置の第４実施例に用いられ
る帯電ローラにおける要部の製造プロセスを示す工程図
である。

【図６】本発明の接触帯電装置の第５実施例の概略構成
図である。

【図７】本発明の第１実施例における帯電ローラのＲz
測定時のプロフィールを示す特性図である。

【図８】本発明の第１実施例における帯電ローラのＰＳ
と帯電ローラ表面の空間周波数ｆの関係を示す特性図で
ある。

【符号の説明】

１…帯電ローラ、 ２…感光体、 ３…電源 ４…ＬＥ
Ｄアレイ、 ５…帯電ブレード、 10…画像形成装置、
11…現像器、 12…定着器、 13…ＬＳＵ(レーザス
キャナユニット)、 13a…レーザ光、 14…転写ロー
ラ、 20…給紙カセット、 24…転写用紙、 25…クリ
ーナ。

───────────────────────────────────────────────────── 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 長瀬 久典 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 (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被帯電体に帯電部材を接触させつつ放電
   電界を形成して前記被帯電体を帯電する帯電方法におい
   て、前記帯電部材の前記被帯電体との接触位置近傍及び
   電荷放出面における前記帯電部材の表面の凹凸を空間周
   波数処理した際の空間周波数ｆ(サイクル／mm)の10≦ｆ
   ≦100(サイクル／mm)の範囲内におけるパワースペクト
   ルを常用対数で表した値ＰＳが、 ＰＳ≦−2.5×log(ｆ／２)(μm²) ｆ：空間周波数 の範囲内にあることを特徴とする帯電方法。
2. 【請求項２】 前記帯電部材の表面の10点平均表面粗さ
   Ｒzが、 Ｒz≧５(μm) であることを特徴とする請求項１記載の帯電方法。
3. 【請求項３】 前記被帯電体に有機感光体を用いること
   を特徴とする請求項１又は２記載の帯電方法。
4. 【請求項４】 前記被帯電体と前記帯電部材との間に形
   成される前記放電電界が直流電圧の印加により発生する
   ことを特徴とする請求項１，２又は３記載の帯電方法。
5. 【請求項５】 前記被帯電体と前記帯電部材との接触位
   置の上流側で被帯電体表面を露光することを特徴とする
   請求項３又は４記載の帯電方法。
6. 【請求項６】 被帯電体に相対移動しながら接触する帯
   電手段と、前記被帯電体と前記帯電手段との間に放電電
   界を形成させる電界形成手段とを備え、前記帯電手段の
   前記被帯電体との接触位置近傍及び電荷放出面における
   前記帯電手段の表面の凹凸を空間周波数処理した際の空
   間周波数ｆ(サイクル／mm)の10≦ｆ≦100(サイクル／m
   m)の範囲内におけるパワースペクトルを常用対数で表し
   た値ＰＳが、 ＰＳ≦−2.5×log(ｆ／２)(μm²) ｆ：空間周波数 の範囲内にあることを特徴とする帯電装置。
7. 【請求項７】 前記被帯電体は光導電性を有し、前記被
   帯電体と前記帯電手段との接触位置の上流側で被帯電体
   表面に光を照射して被帯電体を除電する露光手段を備え
   たことを特徴とする請求項６記載の帯電装置。
8. 【請求項８】 被帯電体と、この被帯電体に相対移動し
   ながら接触する帯電手段と、前記被帯電体と前記帯電手
   段との間に放電電界を形成させる電界形成手段とを備
   え、前記帯電手段の前記被帯電体との接触位置近傍及び
   電荷放出面における前記帯電手段の表面の凹凸を空間周
   波数処理した際の空間周波数ｆ(サイクル／mm)の10≦ｆ
   ≦100(サイクル／mm)の範囲内におけるパワースペクト
   ルを常用対数で表した値ＰＳが、 ＰＳ≦−2.5×log(ｆ／２)(μm²) ｆ：空間周波数 の範囲内にあることを特徴とする画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記被帯電体は光導電性を有し、前記被
   帯電体と前記帯電手段との接触位置の上流側で被帯電体
   表面に光を照射して被帯電体を除電する露光手段を備え
   たことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。