JPH08202125A

JPH08202125A - 画像形成装置の電荷供給装置

Info

Publication number: JPH08202125A
Application number: JP888595A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Asai; 淳浅井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】簡単な構成で、帯電部材上の電荷を適宜減衰
させて優れた耐久性と環境特性とを得るようにする。【構成】少なくとも導電性基体および抵抗体２０を有
する一次帯電ローラ１０により感光ドラム１上に電荷の
供給を行う。そして、除電部材２１の帯電または露光に
より前記一次帯電ローラ１０上の電荷を減衰させる。こ
の場合の前記抵抗体は、常温常湿で、１００Ｖ印加時
に、１０¹²Ω・cm以上の体積抵抗率を有し、かつ厚みが
１０μｍ以上２０μｍ以下の樹脂またはゴムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体に電荷を供給す
る画像形成装置の電荷供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置の電荷供給装置とし
て、オゾンの発生がコロナ帯電器より少ないことから接
触帯電方式のものが、あるいは同様にオゾンの発生がコ
ロナ帯電器より少なく、さらに感光体に損傷を与えない
ことから、感光体に非接触で近接配置された近接帯電方
式のものが知られている。そして、帯電原理ついては、
接触方式のものが大きく分けて放電と注入との２通りあ
るのに対し、非接触方式のものは、放電に限られている
という違いがある。

【０００３】放電を使った帯電の場合、帯電時の空隙の
電界はパッシェンの法則により決定される値に下がるま
で帯電部材（電荷供給部材）から感光体へ放電を続け、
感光体を帯電するので、最大でもパッシェンの法則によ
り決定される値（１５００Ｖ／２００μｍ程度）にな
る。しかし、感光体に微小な塗布むらや不純物が存在す
ると、その部分の絶縁耐圧が低かったりあるいは微小な
凹凸に電界が集中したりするため、リークの発生により
絶縁破壊が生じ易く、空隙の最大電圧は、像担持体の導
電性基板と帯電部材の表面との電位差に対応した値まで
上がってしまう。このため、大電流が流れ、電源によっ
ては電圧降下を招き、画像上の白抜け、黒筋などの異常
画像になることがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのため、従来の帯電
部材は、単層構成にして１０⁵ 〜１０¹⁰Ω・cm程度の中
抵抗のゴムなどを用いたり、あるいは多層構成にして単
層ゴムの表面の離型性や表面性を向上させ、また像担持
体の汚染を防止する目的で表層に１０⁵ 〜１０¹⁰Ω・cm
程度の中抵抗の樹脂などを被覆したりすることがあっ
た。

【０００５】また、帯電部材の表面とその導電性基体と
の間の抵抗値を１０¹⁰〜１０¹²Ω・cmにすると、抵抗値
の変動に対して敏感に表面電位が変わるため、安定した
帯電ができなかった。

【０００６】さらに、帯電部材の表面とその導電性基体
との間の抵抗値を１０¹²Ω・cm以上にすると、帯電時に
帯電部材の表面に残った電荷の減衰が遅くなるため、帯
電に必要な印加電圧が上昇し、帯電不良が生じることが
ある。このため、上記帯電部材には抵抗値が１０⁵ 〜１
０¹⁰Ω・cm程度の狭い範囲の材料を使っていた。また、
帯電部材の表面の抵抗値については、抵抗値をある程度
高くしないと、電荷が表面方向で移動し易く、長手方向
の白スジなるので、表面抵抗値を１０⁶ Ω・cm以上にす
る必要があった。

【０００７】また、層構成の帯電部材では、表面層、基
層あるいは中間層のいずれかの層が、表面と導電性基体
との間の抵抗値を決定する構成になっている。このう
ち、帯電部材の表面層が上記表面と導電性基体との間の
抵抗値を決定する構成のものでは、上述したように表層
の抵抗値が狭い範囲のものを使用する必要があるが、次
のような理由で抵抗値を安定させることは難しかった。
すなわち、表層にウレタン系、ＥＰＤＭ系などの樹脂や
ゴムを使用する場合では、樹脂、ゴム中に導電性の酸化
物などを添加して抵抗値を所定の範囲に規制したり、フ
ッ素系などの樹脂を使用する場合では、イオン導電性の
分子構造を取り入れたりしている。しかし、ウレタン
系、ＥＰＤＭ系などの樹脂を使用する場合では、それ自
体の抵抗値が周囲の温湿度、特に湿度による抵抗値の変
動が１オーダー以上となることが多いため、またフッ素
系などの樹脂を使用する場合では、イオン導電性を持た
せて導電性を付与することがあるため、原理的に湿度に
対する抵抗値変動が大きく、高温高湿から常温低湿に変
化した場合には、抵抗値が２オーダー以上変動したり、
また通電により分子構造が変化したり、帯電部材の表面
と導電性基体との間の抵抗値を実際の使用環境や長期間
の使用に対して安定させることは困難であった。

【０００８】また、特公昭６４−７３８３号公報に開示
されているように、湿度による抵抗変動が少ない材質を
選択する試みがなされているが、表層の離型性が十分で
なかったり、耐摩耗性に問題があったりなどの実用上の
問題があった。

【０００９】さらに、帯電部材の基層が上記抵抗値を決
定する構成のものでも、基層の材質としてウレタン系、
ＥＰＤＭ系などの樹脂やゴムを使うことが多く、上記帯
電部材の表面と導電性基体との間の抵抗値を実際の使用
環境や長期間の使用に対して安定させることは困難であ
った。

【００１０】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、簡単な構成で、帯電部材上の電荷を適
宜減衰させて優れた耐久性と環境特性とを得るようにし
た画像形成装置の電荷供給装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る画像形成装置の電荷供給装置は、少な
くとも導電性基体と抵抗体とを有し、感光体に対して電
荷の供給を行う帯電部材と、前記導電性基体へ電圧を印
加する電圧発生手段とを備え、該電圧発生手段により前
記電荷供給部材に電圧を印加することにより前記感光体
を一次帯電するものであって、前記抵抗体を、常温常湿
で、１００Ｖ印加時に、１０¹²Ω・cm以上の体積抵抗率
を有し、かつ厚みが１０μｍ以上２０μｍ以下の樹脂ま
たはゴムによって構成し、前記抵抗体上の電荷を帯電ま
たは露光により減衰させる除電部材を前記抵抗体に対向
配置することを特徴とする。

【００１２】好ましくは、前記帯電部材は、帯電時、前
記感光体に対して同方向に該感光体の周速と同じ速度ま
たは前記感光体の周速より速い速度で移動する。

【００１３】また好ましくは、前記帯電部材は、帯電
時、前記感光体に対して逆方向に移動する。

【００１４】例えば、前記抵抗体は、エチレン・四フッ
化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化
エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体などのフッ素樹脂によって構成される。

【００１５】また例えば、前記電圧発生手段は、１５０
０Ｖ以上４０００Ｖ以下の直流電圧を発生する。

【００１６】さらに例えば、前記電圧発生手段は、ピー
ク間電圧が１５００Ｖ以上３０００Ｖ以下の交流成分
を、５００Ｖ以上の直流成分に重畳した電圧を発生し、
この電圧を前記除電部材に印加することができる。

【００１７】一例として、前記帯電部材は、少なくとも
帯電時に前記感光体と非接触で、前記帯電部材と感光体
との間隔を５μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは５μ
ｍ以上４０μｍ以下に近接配置することができる。

【００１８】他の一例として、前記帯電部材の硬度は、
ＪＩＳ−Ａで４５度以上である。

【００１９】また他の例として、前記帯電部材の抵抗体
は光導電性を有し、該抵抗体の除電には、該抵抗体の感
度に対応する光源を使用する。

【００２０】また他の例として、前記帯電部材は、感光
体への一次帯電を行う。

【００２１】さらに他の例として、前記帯電部材は、ト
ナー画像現像後転写前の前記感光体への帯電を行う。

【００２２】さらに他の例として、前記抵抗体の表面粗
さは、Ｒｚで０．５〜５μｍである。

【００２３】

【作用】以上の構成に基づき、少なくとも導電性基体お
よび抵抗体を有する帯電部材により感光体上に電荷の供
給を行う。そして、除電部材の帯電または露光により前
記帯電部材上の電荷を減衰させる。この場合の前記抵抗
体は、常温常湿で、１００Ｖ印加時に、１０¹²Ω・cm以
上の体積抵抗率を有し、かつ厚みが１０μｍ以上２０μ
ｍ以下の樹脂またはゴムである。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。〈実施例１〉図１は本発明を適用した画像形成装置の要
部の概略構成図、図２は同じく全体の概略構成図、図３
は帯電時の電荷移動の説明図、図４は感光ドラムの帯電
電位の時間変化を示す特性図、図５は直流に交流を重畳
した電圧を、感光ドラムに印加した場合の表面層の体積
抵抗率と表面電位との関係を示す特性図、図６は直流を
感光ドラムに印加した場合の表面層の体積抵抗率と表面
電位との関係を示す特性図である。

【００２５】図１および図２において、画像形成装置
は、矢印Ｒ１方向に回転駆動される感光体としての感光
ドラム１を備えている。感光ドラム１の周囲には、その
回転方向に沿って順に、感光ドラム１の電位を前露光に
より除電する前露光器（前露光ランプ）２、感光ドラム
１の表面を帯電する帯電部材である一次帯電ローラ１
０、感光ドラム１上に、画像情報に応じて静電潜像を形
成する画像露光手段１１、この静電潜像にトナーを付着
させてトナー画像を形成する現像装置１２、静電転写に
先立って感光ドラム１上のトナー画像を帯電するポスト
帯電器１４、感光ドラム１上のトナー画像を記録材に転
写させる転写ローラ１３、トナー画像転写後の感光ドラ
ム１の表面に残留している残留トナーを除去するクリー
ナ３などが配置されている。

【００２６】そして、上記一次帯電ローラ１０は、直径
が約１０〜５０mm、厚さが約２〜５mmアルミ製円筒の導
電性基体１９に、ＥＴＦＥ（エチレン・四フッ化エチレ
ン共重合体）、ＰＶｄｆ（ポリフッ化ビニリデン）、Ｐ
ＦＡ（四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエ
ーテル共重合体）などのフッ素樹脂を主成分とした厚み
３０〜１００μｍの樹脂チューブの抵抗体である表面層
２０を被覆した構成である。そして、上記導電性基体１
９には、直流電圧に交流電圧を重畳印加できる電圧発生
手段である一次帯電電源２３が接続されている。

【００２７】上記表面層２０は、本実施例において２３
℃、６０％の常温常湿中に２４時間以上放置された状態
の１００Ｖ印加時の体積抵抗率が１０¹⁵〜１０¹⁶Ω・cm
であり、１００Ｖ印加時の表面抵抗率が１０¹⁴〜１０¹⁵
Ω・cm程度のものを用いている。なお、一次帯電ローラ
１０は、表面層２０の樹脂チューブに熱収縮特性をもた
せたり、スプレー塗布または溶液にディッピング後に焼
成したりして形成されている。

【００２８】また、表面層２０の体積抵抗率とは別に一
次帯電ローラ１０の導電性基体１９と表面層２０の抵抗
値は以下のように測定できる。一次帯電ローラ１０を、
使用する感光ドラム１と同一の曲率を持つアルミなどの
導電体に当接させ、一次帯電ローラ１０の導電性基体１
９と導電体との間に１００Ｖの電圧を印加することで抵
抗値を求める。本実施例では導電性基体１９と表面層２
０との間の抵抗値が１０¹²〜１０¹⁵Ω・cm程度になる。
本実施例では、一次帯電ローラ１０の硬度はＪＩＳ−Ａ
で６０〜７０度程度のものを用いているが、感光ドラム
１とは接触していないので、耐久性を考えると、これ以
上の硬度の方が良い。

【００２９】また、一次帯電ローラ１０の表面層２０の
表面粗さは一般的にＲｚで０．５〜５μｍを用いてよ
く、本実施例では表面粗さはＲｚで０．５〜３μｍ程度
であるが、これよりも小さい方が望ましい。

【００３０】また、上記現像装置１２は、現像剤を収納
する現像容器１２ａと、現像剤を静電潜像に付着させる
現像スリーブ１２ｂとを有する。上記記録材の搬送方向
下流側には、感光ドラム１から分離されたトナー画像転
写後の記録材を搬送する搬送装置６が配設され、この搬
送装置６の下流側には、記録材上のトナー画像を定着さ
せる定着手段が配設されている。この定着手段は、ハロ
ゲンヒータ８を有する定着ローラ７と、この定着ローラ
７に圧接している加圧ローラ９とにより構成されてい
る。

【００３１】さらに、上記一次帯電ローラ１０には、図
１に示すように一次帯電ローラ１０上の電荷を減衰させ
るためのブラシ形状の除電部材２１が設置されている。
この除電部材２１は、クリーニング部材を兼用してお
り、一次帯電ローラ１０と逆方向に数１００rpm 〜数１
０００rpm で駆動され、かつ材質はナイロン製などの１
０³ Ω・cm以下の導電性のものである。また、除電部材
２１には、ピーク間電圧で１５００〜３０００Ｖの交流
電圧にバイアスとして＋５００Ｖ〜１５００Ｖの直流電
圧を重畳印加される一次帯電電源２３が接続されてい
る。

【００３２】次に、このように構成された画像形成装置
の動作を説明する。

【００３３】一次帯電ローラ１０は感光ドラム１と順方
向に等速で回転駆動され、最大画像幅がＡ４横（約２９
０mm）で、プロセススピードが５０〜５００mm／sec で
ある。一次帯電ローラ１０は、長手方向両端にあるスペ
ーサ（不図示）を感光ドラム１に突き当てることで、感
光ドラム１との間隔が２０μｍ程度に近接配置されてい
る。

【００３４】図３（ａ）〜（ｃ）は帯電時の一次帯電ロ
ーラ１０から感光ドラム１への電荷の移動の様子を模式
的に示したものである。同図（ａ）は、空気層に放電開
始電圧以上の電界が加わり、一次帯電ローラ１０の表面
付近で空気が電離し、プラス、マイナスのイオン対が形
成される様子を、同図（ｂ）は、プラスのイオンが電界
により感光ドラム１の方向へ移動し、マイナスのイオン
は電界により一次帯電ローラ１０の表面へ付着する様子
を示している。

【００３５】同図（ｃ）は、イオンの移動が終わったと
ころで、帯電後の一次帯電ローラ１０の表面には感光ド
ラム１に帯電した電荷量と同量で逆極性の電荷が残るこ
とがわかる。一次帯電ローラ１０は、図１に示すように
ブラシ形状の除電部材２１を接触配置して帯電時の一次
帯電ローラ１０の表面に残った電荷を除電している。ま
た、除電部材２１の表面移動方向は、一次帯電ローラ１
０の表面移動方向と逆方向に数１００rpm 〜数１０００
rpm で回転駆動されている。

【００３６】図４は、除電部材２１の除電が不十分な場
合の感光ドラム１の帯電（表面）電位の時間変化を示
し、一次帯電ローラ１０の回転に伴い、一次帯電ローラ
１０の抵抗体である表面層２０の電位が上昇し、感光ド
ラム１の帯電電位が低下する現象を示している。また、
図５は表面層２０の体積抵抗率と感光ドラム１の表面電
位との関係を示している。ここでは表面層２０の厚みは
６０μｍ、感光ドラム１と一次帯電ローラ１０とのギャ
ップは１００μｍ、表面層２０の比誘電率は１０〜１３
であり、印加電圧はピーク間電圧が２０００Ｖ、直流成
分が２０００Ｖである。

【００３７】従来の一次帯電ローラでは、抵抗層の体積
抵抗率が１０¹⁰Ω・cm以下の領域を用いることが多かっ
たが、特に１０⁹ 〜１０¹⁰Ω・cm付近では抵抗層の体積
抵抗率の変動に対して感光ドラム１の帯電電位の変動が
大きく、本発明の一次帯電ローラ１０では、表面層２０
の体積抵抗率の変動に対して感光ドラム１の帯電電位の
変動が小さい領域、つまり体積抵抗率が１０¹²Ω・cm以
上の領域の表面層２０を使っている。図６は印加電圧が
直流のみの場合の表面層２０の体積抵抗率と感光ドラム
１の表面電位の関係を示している。

【００３８】本実施例では、感光ドラム１として直径３
０〜１２０mm程度のアモルファスシリコン感光体を使用
したが、これに限定されるものでなく、本発明ではセレ
ン、ＯＰＣなどの感光体を用いることも可能である。

【００３９】一次帯電ローラ１０へ印加される電圧は、
導電性基体１９に１５００〜４０００Ｖ程度の直流電圧
を、または１５００〜３０００Ｖ程度の交流電圧に１８
００〜２２００Ｖ程度の直流電圧を重畳印加し、現像部
位置で約４００〜８００Ｖ程度の感光ドラム１の暗部電
位を得ている。〈実施例２〉次に、本発明に他の実施例の説明を行う。

【００４０】図７に示す実施例２の一次帯電ローラ１
０’は、直径２０mmのアルミのシリンダに表面層として
約３０μｍのアモルファスシリコン感光層を形成したも
ので、この場合、感光体である感光ドラム１’はマイナ
ス帯電のＯＰＣである。本実施例では帯電ローラの除電
部材にブラシを用いる代わりに、一次帯電ローラ１０’
の感光層２０’にＬＥＤアレイなどの光源２４からの光
を反射板２５を介して照射することにより、一次帯電ロ
ーラ１０’の表面のプラス電荷を除電するようにしてい
る。また、光源２４はＬＥＤアレイに限らず、一次帯電
ローラ１０’の感光層２０’に感度を有する光であれば
かまわない。また、必要であれば感光ドラム１’に光が
回り込まないように適当な遮光部材（不図示）を一次帯
電ローラ１０’の付近に配設するようにする。

【００４１】長手方向両端にあるスペーサを感光ドラム
１’に突き当てることで、感光ドラム１’と一次帯電ロ
ーラ１０’との間隙を４０μｍ程度に近接配置してい
る。画像形成時には実施例１と同様のバイアスを印加す
ることで現像部位置で約４００〜８００Ｖ程度の感光ド
ラム１’の暗部電位を得ている。

【００４２】なお、上記実施例では、一次帯電ローラ１
０，１０’と感光ドラム１，１’との間隔を実施例１で
は２０μｍ、また実施例２では４０μｍとして説明した
が、上記間隔は５μｍ〜２００μｍの範囲で使用でき、
好ましくは５μｍ〜４０μｍとすると良い。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、少な
くとも導電性基体および抵抗体よりなり、かつ感光体上
に電荷供給を行う帯電部材と、導電性基体へ電圧を印加
する電圧発生手段と、帯電部材上の電荷を減衰させるた
めの除電部材とを備えた構成とし、しかも抵抗体は、常
温常湿で、１００Ｖ印加時に、１０¹²Ω・cm以上の体積
抵抗率を有し、かつ厚みが１０μｍ以上２０μｍ以下の
樹脂またはゴムであるものを使用するようにした構成で
あるので、表面層となる抵抗体の材料の選択範囲が広が
り、しかも簡単な構成で、耐久変動の少ない安定した帯
電を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の実施例を示す要部の概
略構成図である。

【図２】同じく全体の概略構成図である。

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は帯電時の電荷移動の
説明図である。

【図４】感光ドラムの帯電電位の時間変化を示す特性図
である。

【図５】直流に交流を重畳した電圧を、感光ドラムに印
加した場合の表面層の体積抵抗率と表面電位との関係を
示す特性図である。

【図６】直流を印加した場合の表面層の体積抵抗率と表
面電位との関係を示す特性図である。

【図７】本発明の帯電部材の他の実施例を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

１感光体（感光ドラム）１０帯電部材（一次帯電ローラ）１９導電性基体２０抵抗体（表面層）２１除電部材２３電圧発生手段（一次帯電電源）２４光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも導電性基体と抵抗体とを有
し、感光体に対して電荷の供給を行う帯電部材と、前記導電性基体へ電圧を印加する電圧発生手段とを備
え、該電圧発生手段により前記帯電部材に電圧を印加するこ
とにより前記感光体を一次帯電するようにした画像形成
装置の電荷供給装置において、前記抵抗体を、常温常湿で、１００Ｖ印加時に、１０¹²
Ω・cm以上の体積抵抗率を有し、かつ厚みが１０μｍ以
上２０μｍ以下の樹脂またはゴムによって構成し、前記抵抗体上の電荷を帯電または露光により減衰させる
除電部材を抵抗体に対向配置する、ことを特徴とする画像形成装置の電荷供給装置。
【請求項２】前記帯電部材は、帯電時、前記感光体に
対して同方向に該感光体の周速と同じ速度または前記感
光体の周速より速い速度で移動する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の電荷供
給装置。
【請求項３】前記帯電部材は、帯電時、該感光体に対
して逆方向に移動する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の電荷供
給装置。
【請求項４】前記抵抗体は、エチレン・四フッ化エチ
レン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレ
ン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体など
のフッ素樹脂によって構成される、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の電荷供
給装置。
【請求項５】前記電圧発生手段は、１５００Ｖ以上４
０００Ｖ以下の直流電圧を発生する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の電荷供
給装置。
【請求項６】前記電圧発生手段は、ピーク間電圧が１
５００Ｖ以上３０００Ｖ以下の交流成分を、５００Ｖ以
上の直流成分に重畳した電圧を発生し、この電圧を前記
除電部材に印加する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の電荷供
給装置。
【請求項７】前記帯電部材は、少なくとも帯電時に前
記感光体と非接触で、前記帯電部材と感光体との間隔を
５μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは５μｍ以上４０
μｍ以下に近接配置する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の電荷供
給装置。
【請求項８】前記帯電部材の硬度は、ＪＩＳ−Ａで４
５度以上である、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の電荷供
給装置。
【請求項９】前記帯電部材の抵抗体は光導電性を有
し、該抵抗体の除電には、該抵抗体の感度に対応する光
源を使用する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の電荷供
給装置。
【請求項１０】前記帯電部材は、前記感光体への一次
帯電を行う、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の電荷供
給装置。
【請求項１１】前記帯電部材は、トナー画像現像後転
写前の前記感光体への帯電を行う、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の電荷供
給装置。
【請求項１２】前記抵抗体の表面粗さは、Ｒｚで０．
５〜５μｍである、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の電荷供
給装置。