JPH1020622A

JPH1020622A - 接触帯電装置

Info

Publication number: JPH1020622A
Application number: JP17923796A
Authority: JP
Inventors: Akihito Ikegawa; 彰仁池側; Keiko Nagayasu; 桂子長安; Isao Doi; 勲土井
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】フィルム帯電部材を備えた接触帯電装置であ
って、次の利点を有するものを提供する。被帯電体の
鱗状の帯電むらが低減する。環境変動による被帯電体
の帯電電位変動が低減する。被帯電体表面におけるピ
ンホール等の傷欠陥に起因する焦げ、燃焼等の帯部材損
傷が低減し、それだけ長期にわたり使用できる。【解決手段】片側端部で支持され、自由端部側が感光
体ドラム１に接触配置されるフィルム帯電部材２１を備
え、該フィルム帯電部材２１の体積抵抗率が１×10⁴Ω
cm〜１×10⁶Ωcmの範囲にあり、表面抵抗率が１×10⁵
Ω／□〜１×10¹⁰Ω／□の範囲にある接触帯電装置２。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式の複写
機、プリンタ等の画像形成装置用の接触帯電装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機、プリンタ等の画
像形成装置では、感光体ドラム等の静電潜像担持体を帯
電装置により帯電させ、その帯電域に画像露光して静電
潜像を形成し、該潜像を現像して可視像とし、これを転
写材へ転写し、定着させる。このように潜像の形成に先
立って静電潜像担持体表面を帯電させるのに帯電装置が
採用されている。この他、静電潜像担持体上に形成され
た可視像を転写材に転写させる転写チャージャ、可視像
を転写された転写材を静電潜像担持体から分離させる分
離チャージャ等にも帯電装置が採用されている。

【０００３】前記帯電装置としてはコロナ放電を利用し
たコロトロン、スコロトロン等のコロナ帯電装置が従来
から用いられているが、これらコロナ帯電装置は安定し
た帯電を行えるという利点を有するものの、高電圧を必
要とすることや、オゾンの発生量が多いことから、安全
性や環境保全の点で問題がある。そこでこのような問題
を解決する手段として、近年各種の接触帯電装置が提案
されている。

【０００４】接触帯電装置は電圧を印加した帯電部材を
被帯電体に接触させ、主として、該帯電部材の被帯電体
との接触領域に連続して被帯電体から離れている領域と
被帯電体表面との空隙で発生する放電により被帯電体を
帯電させるものである。これら接触帯電装置は特にオゾ
ン発生量がコロナ帯電装置に比べて著しく少ないという
利点がある。また、印加すべき電圧もコロナ帯電装置に
比べて低く設定することが可能である。

【０００５】帯電部材としては、帯電ローラ、帯電ブラ
シ等種々の形態があり、フィルムからなる帯電部材も提
案されいる。特にフィルム帯電部材は帯電装置をコンパ
クト化、小型化し、安価に提供するうえで都合がよい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接触帯
電装置、特にフィルム帯電部材を採用した接触帯電装置
では次のような問題がある。すなわち、被帯電体表面が
鱗状に不均一に帯電することがあり、そのため被帯電体
が静電潜像担持体であるときは、例えば図４に示すよう
な１ドット／４ドットの網点画像を形成すると、網点の
ドット欠けやドット抜けが生じて網点画像の濃淡むらが
起きる。このときの帯電部材による被帯電体表面の帯電
状態を調べるために、後述するような帯電状態評価用画
像を作成すると、図５に示すような鱗状の画像が見られ
る。これは、被帯電体表面が均一に帯電されず、鱗状の
帯電むらが生じていることを示している。

【０００７】また、被帯電体の帯電は、既述のとおり、
帯電部材の被帯電体との接触領域に連続して被帯電体か
ら離れている領域と被帯電体表面との空隙で発生する放
電による帯電が支配的であるものの、帯電部材が被帯電
体に接触している部分における帯電部材からの電荷注入
による注入帯電も生じており、この注入帯電は帯電部材
の表面抵抗に左右され、その表面抵抗は環境（温度、湿
度）変動に大きく左右され、そのため、全体として被帯
電体の帯電電位も環境変動により変動し、これが安定し
た良好な画像形成の妨げになる。

【０００８】さらに、被帯電体表面にピンホール等の傷
が発生していると、帯電部材が焦げたり、燃焼したりし
て損傷することがある。そこで本発明は、片側端部で支
持され、自由端部側が被帯電体に接触配置され、電圧を
印加されることで該被帯電体を帯電させるフィルム帯電
部材を備えた接触帯電装置であって、次の利点を有する
帯電装置を提供することを課題とする。

【０００９】被帯電体の鱗状の帯電むらが低減す
る。環境変動による被帯電体の帯電電位変動が低減す
る。被帯電体表面におけるピンホール等の傷欠陥に起因
する焦げ、燃焼等の帯部材損傷が低減し、それだけ長期
にわたり使用できる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の接触帯電装置は、被帯電体に接触配置され、電圧を
印加されることで該被帯電体を帯電させるフィルム帯電
部材を備えた接触帯電装置であって、前記フィルム帯電
部材は体積抵抗率が１×10⁴Ωcm〜１×10⁶Ωcmの範囲
にあり、表面抵抗率が１×10⁵Ω／□〜１×10¹⁰Ω／□
の範囲にあることを特徴としている。

【００１１】ここで「被帯電体」は、代表的には感光体
等の静電潜像担持体であるが、それに限定される必要は
なく、本発明の帯電装置は、鱗状の不均一帯電等を防止
又は抑制しようとする被帯電体に適用できる。フィルム
帯電部材の体積抵抗率が上記１×10⁴Ωcm〜１×10⁶Ω
cmの範囲内にあっても、表面抵抗率が１×10⁵Ω／□よ
り小さくなってくると、被帯電体の表面帯電電位の環境
による変動幅が大きくなってくるとともに被帯電体上の
ピンホール等の傷に対して帯電部材の焦げ、燃焼等の無
視できない損傷が発生してくる。また、放電均一性が損
なわれ鱗状の帯電むらが発生してくる。表面抵抗率が１
×10⁵Ω／□〜１×10¹⁰Ω／□の範囲にあれば、放電均
一性が得られ、環境変動による被帯電体の表面帯電電位
変動が抑制され、被帯電体のピンホール等による帯電部
材の実用上無視できない焦げや燃焼が抑制される。これ
は、帯電部材の被帯電体への接触部分手前の部位での放
電時に表面電荷（帯電部材の表面上の電荷）の横移動が
少なく、集中的な放電が抑制され、このため均一な放電
状態が維持され、また、被帯電体との接触抵抗が大きく
なることから、注入帯電が少なくなり、そのため環境変
動による被帯電体表面の帯電電位の変動が抑制されると
ともに、被帯電体にピンホール等の傷があっても帯電部
材の焦げや燃焼が十分抑制されるためと考えられる。し
かし表面抵抗率が１×10¹⁰Ω／□より大きくなってくる
と、このときも該表面抵抗率が大きすぎて放電均一性が
損なわれる。

【００１２】また、フィルム帯電部材の表面抵抗率が１
×10⁵Ω／□〜１×10¹⁰Ω／□の範囲内にあっても、体
積抵抗率が１×10⁴Ωcmより小さくなってくると、次の
（１）、（２）の問題が発生する。（１）被帯電体上のピンホール等の傷に対して帯電部材
の焦げ、燃焼などの無視できない損傷が発生する。（２）鱗状の不均一帯電が発生し出す。これはフィルム
帯電部材の表面の内側での電荷の横流れが発生しやすく
なるためと考えられる。

【００１３】体積抵抗率が〜１×10⁶Ωcmより大きくな
ってくると、電位降下によりフィルム帯電部材と被帯電
体との間にかかる電圧が低下し、十分な放電が行われず
被帯電体を均一に帯電できなくなる。本発明の帯電装置
によると、フィルム帯電部材は被帯電体に一部接触する
状態で配置され、該帯電部材に直流電圧等の電圧が印加
され、帯電部材と被帯電体とが相対的に移動せしめられ
ることで該被帯電体表面が帯電する。そしてフィルム帯
電部材は、その体積抵抗率が１×10⁴Ωcm〜１×10⁶Ω
cmの範囲に、且つ、表面抵抗率が１×10⁵Ω／□〜１×
10¹⁰Ω／□の範囲に規制されているから、被帯電体の鱗
状の帯電むらが十分抑制され、環境変動による被帯電体
の帯電電位変動も抑制され、さらに、被帯電体表面にお
けるピンホール等の傷欠陥に起因する焦げ、燃焼等の帯
電部材損傷も低減し、それだけ長期にわたり使用でき
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。以下に説明する本発明に係る
接触帯電装置はいずれも図１に示すプリンタに組み込ん
で使用されるものである。図１に示すプリンタは中央部
に静電潜像担持体（被帯電体）である感光体ドラム１を
備えており、このドラムはメインモータ１００により矢
印ａ方向に回転駆動される。ドラム１の周囲には帯電装
置２、現像装置３、転写チャージャ４、クリーニング装
置５及びイレーサ６が順次配置してある。帯電装置２は
本発明にかかる接触帯電装置であり、図２に示すように
帯電部材２１を有し、画像形成にあたっては、これに電
源ＰＷからこの例では直流電圧Ｖｃが印加される。帯電
装置２については後ほどさらに説明する。

【００１５】感光体ドラム１の上方には光学系７が配置
してあり、この光学系はハウジング７１の中に半導体レ
ーザ発生装置、ポリゴンミラー、トロイダルレンズ、ハ
ーフミラー、球面ミラー、折り返しミラー、反射ミラー
等を配置したもので、ハウジング７１の床部に露光スリ
ット７２が形成してあり、ここから帯電装置２と現像装
置３の間を通して感光体ドラム１に画像露光できるもの
である。

【００１６】感光体ドラム１の図中右側にはタイミング
ローラ対８１、中間ローラ対８２及び給紙カセット８３
が順次配置してあり、給紙カセット８３には給紙ローラ
８４が臨んでいる。また、感光体ドラム１の図中左側に
は定着ローラ対９１、排紙ローラ対９２が順次配置して
あり、排紙ローラ対９２には排紙トレイ９３が臨んでい
る。以上の各部品はプリンタ本体１０に搭載されてい
る。

【００１７】このプリンタによると、感光体ドラム１表
面が帯電装置２により所定電位に一様に帯電され、該帯
電域に光学系７から画像露光されて静電潜像が形成され
る。かくして形成された静電潜像は現像装置３により現
像されてトナー像となり、転写チャージャ４に臨む転写
領域へ移行する。一方、給紙カセット８３から給紙ロー
ラ８４により転写紙が引き出され、中間ローラ対８２を
経てタイミングローラ対８１に至り、ここでドラム１上
のトナー像と同期をとって転写領域へ送り込まれる。か
くして転写領域において転写チャージャ４の作用でドラ
ム１上のトナー像が転写紙上に転写され、該転写紙は定
着ローラ対９１へ至り、ここでトナー像を定着されたの
ち排紙ローラ対９２により排紙トレイ９３へ排出され
る。

【００１８】トナー像が転写紙に転写されたのち、感光
体ドラム１上に残留するトナーはクリーニング装置５に
よって清掃される。残留電荷はイレーサ６により消去さ
れる。なお、前記プリンタのシステム速度（感光体ドラ
ム１の周速）は３．５ｃｍ／ｓｅｃである。現像装置３
は一成分の接触現像装置であり、反転現像を行う。

【００１９】前記感光体ドラム１は長波長光に対し感度
を有する負帯電用の機能分離型有機感光体である。電荷
発生層はτ型無金属フタロシアニンとポリビニルブチラ
ール樹脂の混合物で厚さ約０．４μｍに形成され、次に
電荷輸送層としてヒドラゾン化合物とポリカーボネイト
樹脂を主成分とする混合物が厚さ約１８μｍに形成され
ている。なお、本発明帯電装置が適用可能な静電潜像担
持体は、前記のものに限定されるものではない。

【００２０】また、ここでは現像装置３において使用す
るトナーは負帯電型で、ビスフェノールＡ型ポリエステ
ル樹脂とカーボンブラックを主成分とする混合物を公知
の方法によって混練、粉砕、分級し、平均粒径が１０μ
ｍとしたものである。このようなトナーを前記現像装置
３に収納し、現像バイアスＶB の下で現像を行うように
した。

【００２１】接触帯電装置２についてさらに説明する
と、これは図２に示すように、フィルム帯電部材２１と
なる所定寸法に裁断されたフィルムＦの一端部ｆ１を支
持部材２２で片持ち支持し、フィルム自由端部ｆ２を上
方へ折り曲げ、該自由端部側を感光体ドラム１表面に接
触配置し、該帯電部材２１に電源ＰＷから直流電圧Ｖｃ
を印加するものである。

【００２２】帯電部材２１を構成するフィルムＦは、こ
こでは特開平４−２４９２７０号公報に開示されている
ものと同種の可撓性フィルムである。さらに詳言する
と、被帯電体への接触性を良好にするために、図３に示
すように、幅ｂ＝１ｃｍのものを外径Ｄ＝１ｃｍの断面
円形の芯棒Ｒに巻き付けるときに要する曲げモーメント
Ｍｍが、Ｍｍ≦２０（ｇ・ｃｍ）、好ましくはＭｍ≦１
０（ｇ・ｃｍ）であるものであり、帯電用部材としての
機械的強度（破れ、ちぎれ等に対する強度）も有するも
のである。ここで曲げモーメントＭｍはＥＩ／ρ（Ｉ＝
ｂｈ³／１２）である。ＥはフィルムＦのヤング率（ｇ
／ｃｍ²）、ＩはフィルムＦの断面２次モーメント（ｃ
ｍ⁴）、ρはフィルムＦの曲率半径（ｃｍ）で芯棒Ｒの
中心ＯとフィルムＦの中立面ＮＳとの距離、ｈはフィル
ムの厚さである。

【００２３】そして帯電部材２１（フィルムＦ）は、体
積抵抗率が１×10⁴Ωcm〜１×10⁶Ωcmの範囲にあり、
帯電寄与面ｆs の表面抵抗ρs が１×10⁵Ω／□〜１×
10¹⁰Ω／□の範囲にある。このように接触帯電装置２
は、そのフィルム帯電部材２１が上記のとおり、体積抵
抗率が１×10⁴Ωcm〜１×10⁶Ωcmの範囲、帯電寄与面
ｆs の表面抵抗ρsが１×10⁵Ω／□〜１×10¹⁰Ω／□
の範囲にあるので、感光体ドラム１の鱗状の帯電むらが
抑制され、また、環境変動による感光体ドラム１の帯電
電位変動も抑制され、さらに、感光体ドラム１表面にお
けるピンホール等の傷欠陥に起因する焦げ、燃焼等の帯
電部材２１の損傷も低減し、それだけ長期にわたり使用
できる。

【００２４】次に帯電装置２における帯電部材２１の体
積抵抗率及び帯電寄与面ｆs の表面抵抗が前記のもので
あれば鱗状の帯電むら及び環境変動による帯電電位変動
が実用上問題のない程度に抑制され、感光体ドラム１表
面におけるピンホール等の傷欠陥に起因する焦げ、燃焼
等も抑制されることを示す実験例１〜４を次表に示す。
また、比較のために行った比較実験例１〜５についても
併せて次表に示す。

【００２５】実験はすべて前記プリンタを用いて行っ
た。帯電部材に印加する直流電圧Ｖcは−１．２ｋＶに
設定し、現像バイアス電圧Ｖ_Bは、感光体ドラム１が帯
電部材２１によって帯電される帯電電位と同程度の、−
７００Ｖに設定し、白ベタ画像印字することによって帯
電電位の均一性を評価するための帯電状態評価用画像を
作成した。現像装置における使用トナー等は既述のとお
りのものを用いた。

【００２６】実験用帯電部材を構成するフィルムには次
の２層構造のものを採用した。すなわち、ポリアミド樹
脂に導電性カーボン粉末を分散させた体積抵抗率３×１
０⁵Ωｃｍ、厚さ３０μｍのフィルムの表面に同じくポ
リアミド樹脂に導電性カーボン粉末を種々の割合で分散
させた、表面抵抗値が種々異なる厚さ約１μｍの表面抵
抗層２１１を設けたものである。全体の体積抵抗率は概
ね３×１０⁵Ωｃｍである。該表面抵抗層２１１を感光
体ドラム１に接触させるようにした。

【００２７】鱗状の帯電むらについては、鱗状帯電むら
が発生すると帯電状態評価用画像にも鱗状ノイズがあら
われるので、この画像上の鱗状のノイズをみることで帯
電性能を評価した。環境変動による感光体ドラム１の帯
電電位変動については１０℃、５％ＲＨ時と３０℃、８
５％ＲＨ時における感光体ドラム１上の帯電電位の差Δ
Ｖ（表面電位変動幅）をみることで評価した。また、感
光体ドラム上のピンホルール等の影響については、表面
にピンホールを形成した感光体ドラム１を用いて評価し
た。

【００２８】ここで感光体ドラム１表面上の鱗状帯電む
らに基づく画像上の鱗状ノイズの評価、環境変動による
帯電電位変動の評価、ピンホールの影響の評価について
説明しておく。各評価において「○」印は許容できるこ
とを、「△」及び「×」印は許容できないことを意味し
ている。（鱗状ノイズ（放電均一性）評価）プリンタの現像装置
３の現像バイアス電位Ｖ_Bは、感光体ドラム１が帯電部
材２１によって帯電される帯電電位と同程度の、−７０
０Ｖに設定し、白ベタ画像印字（露光なし）することに
よって帯電部材によって帯電された電位のままでいわゆ
るバイアス現像を行って、帯電電位の均一性を評価する
ための帯電状態評価用画像を作成し、転写紙にプリント
した。このとき、帯電状態評価用画像においては、均一
帯電状態であれば、転写紙全体に均一にトナーの付着し
た均一な画像が得られ、不均一帯電状態では、高帯電部
は白く抜け、低帯電部は黒くなる不均一な画像が得られ
る。該転写紙上の帯電状態評価用画像を目視観察して次
のようにランク付けした。

【００２９】 ○ ：鱗状ノイズ無し（鱗状帯電無し。均一帯電） △ ：部分的に鱗状ノイズあり（部分的に鱗状帯電む
ら有り） × ：全面的に鱗状ノイズあり（全面的に鱗状帯電む
ら有り）（環境変動による帯電電位変動の評価） ○ ： ΔＶ≦３０Ｖ以下 △ ：３０Ｖ＜ΔＶ≦８０Ｖ × ：８０Ｖ＜ΔＶ（ピンホール影響評価） ○ ：焦げない、又は焦げても焦げが広がらない。

【００３０】 △ ：焦げてそれが広がる。 × ：フィルム燃焼。表面抵抗値放電均一性感光体表面電位耐ピンホール性（Ω／□）変動幅ΔＶ（V) 比較実験例１１×１０² × × × 比較実験例２３×１０³ △ × × 比較実験例３１×１０⁴ △ △ × 実験例１３×１０⁵ ○ ○ ○ 実験例２２×１０⁶ ○ ○ ○ 実験例３６×１０⁸ ○ ○ ○ 実験例４３×１０¹⁰ ○ ○ ○ 比較実験例４２×１０¹¹ △ ○ ○ 比較実験例５２×１０¹² △ ○ ○ 以上の実験結果からフィルム帯電部材２１の帯電に寄与
する面の表面抵抗が１×１０⁵〜１×１０¹⁰Ω／□の範
囲にあれば、感光体ドラム１の鱗状の帯電むらが抑制さ
れ、また、環境変動による感光体ドラム１の帯電電位変
動も抑制され、さらに、感光体ドラム１表面におけるピ
ンホール等の傷欠陥に起因する焦げ、燃焼等の損傷も低
減することが分かる。

【００３１】なお、前記実験では帯電部材２１の体積抵
抗率が概ね３×１０⁵Ωｃｍであるが、体積抵抗率が１
×10⁴Ωcm〜１×10⁶Ωcmの範囲にあれば、同様の結果
が得られる。また、前記実験では２層構造のフィルム帯
電部材を採用したが、体積抵抗率が１×10⁴Ωcm〜１×
10⁶Ωcmの範囲にあり、帯電寄与面ｆs の表面抵抗ρs
が１×10⁵Ω／□〜１×10¹⁰Ω／□の範囲にあれば、一
層構造のフィルム帯電部材でもよい。

【００３２】

【発明の効果】フィルム状帯電部材を備えた接触帯電装
置であって、次の利点を有するものを提供できる。被帯電体の鱗状の帯電むらが低減する。環境変動による被帯電体の帯電電位変動が低減する。

【００３３】被帯電体表面におけるピンホール等の傷
欠陥に起因する焦げ、燃焼等の帯部材損傷が低減し、そ
れだけ長期にわたり使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る接触帯電装置の１例を備えたプリ
ンタの断面図である。

【図２】図１に示すプリンタにおける接触帯電装置の側
面図である。

【図３】フィルム帯電部材を構成しているフィルム材料
の説明図である。

【図４】網点画像の説明図である。

【図５】鱗状ノイズのみられる帯電状態評価用画像の１
例を示す図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム（被帯電体）ａドラム１の表面移動方向２帯電装置２１フィルム帯電部材２２フィルム支持部材ＰＷ帯電装置電源Ｆフィルムｆ１フィルムＦの一端部ｆ２フィルムＦの自由端部ｆs 帯電寄与面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片側端部で支持され、自由端部側が被帯
電体に接触配置され、電圧を印加されることで該被帯電
体を帯電させるフィルム帯電部材を備えた接触帯電装置
において、前記フィルム帯電部材は体積抵抗率が１×10
⁴Ωcm〜１×10⁶Ωcmの範囲にあり、表面抵抗率が１×
10⁵Ω／□〜１×10¹⁰Ω／□の範囲にあることを特徴と
する接触帯電装置。