JP2623681B2

JP2623681B2 - 接触帯電装置

Info

Publication number: JP2623681B2
Application number: JP63107058A
Authority: JP
Inventors: 浩樹木須; 敏男宮本; 洋二友行; 順治荒矢; 俊治中村; 雅信斉藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1997-06-25
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JPH01277257A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、帯電装置に関する。更に詳しくは、電圧を
印加した帯電部材を被帯電体面に接触させて被帯電体面
を帯電処理（除電処理も含む、以下同じ）する接触帯電
装置に関する。

（従来の技術）例えば電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置
に於いて感光体・誘電体等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。

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有効である。しか
し、高圧電源を必要とし、コロナ放電のために好ましく
ないオゾンが発生するなどの問題点も有している。

このようなコロナ放電装置に対して、前記のように電
圧を印加した帯電部材を被帯電体面に接触させて被帯電
体面を帯電処理する接触帯電装置は、電源の低圧化が図
れ、オゾンの発生量が少ない等の長所を有していること
から、例えば画像形成装置に於いてコロナ放電装置にか
えて感光体・誘電体等の像担持体、その他の被帯電体面
の帯電処理手段装置として注目され、その実用化研究が
進められている。

例えば、本出願人が先に提案（特願昭62−51492、同6
2−230334）したように、接触帯電装置に於いて直流電
圧を帯電部材に印加したときの帯電開始電圧の２倍以上
のピーク間電圧を有する振動電界（交互電界）を帯電部
材と被帯電体との間に形成すること、更には表層に高抵
抗層を設けた帯電部材を用いることにより、被帯電体の
帯電均一性、感光体等の被帯電体表面のピンホール・傷
等によるリーク防止等を図ることができる。

第５図は帯電手段としてこの方式の接触帯電装置を用
いたドラム型転写式電子写真装置の一例の概略構成を示
している・２は支軸2aを中心に矢示の反時計方向に所定の周速度
で回転駆動される被帯電体としての感光ドラムである。
１はこの感光ドラム面を接触帯電処理する帯電部材であ
り、本例の該帯電部材はローラ型のもので、導電性芯金
1cと、その外周の低抵抗基層1bと、更にその外周の高抵
抗被覆層1aからなり、高抵抗被覆層1aは具体的にはトレ
ジン・アミランなどのナイロン系樹脂材料、セロハン、
NBR等、低抵抗基層1bはカーボン分散EPDM等である。

帯電ローラ１は感光ドラム２の面に所定の押圧力をも
って当接させてあり、感光ドラム２の回転に伴ない従動
回転する。８は該帯電ローラ１に交流成分（振動電圧成
分）を重畳した直流電圧を印加するための外部電源であ
り、該電源の電圧が電刷子8aを介して芯金1cに印加され
る。

而して感光ドラム２はその回転に伴ない該帯電ローラ
１により正又は負の所定電位の一様帯電処理を受け、そ
の帯電処理面に不図示の画像露光手段による画像露光Ｌ
（原稿像のスリット露光、レーザービーム走査露光な
ど）を受けることにより該感光ドラム面に露光像パター
ンに対応した静電潜像が形成されていく。その潜像は現
像装置６によりトナー像として顕画化され、該トナー像
が転写部において感光ドラム２と転写装置４との間に不
図示の給紙部から感光ドラム２の回転と同期どりされて
給紙された転写材５の面に順次に転写されていく。トナ
ー像転写を受けた転写材５は感光ドラム２面から分離さ
れて不図示の像定着装置へ導入されて像定着処理を受け
画像形成物として装置外へ排出される。トナー像転写後
の感光ドラム２面はクリーニング装置３で残留トナーの
除去を受けて清浄面化されて繰返して画像形成に供され
る。

上記のような接触帯電装置により、仮に被帯電体たる
感光ドラム２面にピンホールあるいは打痕等による傷が
発生しても、帯電部材１の高抵抗層1aが大電流の流れる
のを防止する。ゆえに火花放電が発生せず、その結果外
部電源８の電圧降下が生じることに起因する帯電異常を
なくすことができるようになった。

（発明が解決しようとする問題点）帯電部材１の高抵抗層1aは上記のように機能し、重要
な構成要素であるが、その高抵抗層として通常利用され
るナイロン系の樹脂材料、セロハン、NBRなどのゴム系
材料は、外部環境変動に伴なう抵抗値変動がかなり大き
い。例えば、高温高湿の環境下では、帯電部材と被帯電
体とが接している部分（以下ニップと呼ぶ、220^mm×
1^mm）の抵抗が6.3×10⁴Ωであったものが、低温低湿下
では2.5×10⁷Ωにも大幅変動してしまう場合もある。

この結果、以下のような問題が発生する。

１）高温高湿（32.5℃、85％）帯電部材１の高抵抗層1aの抵抗が高温高湿の環境では
低下するので、被帯電体２上にピンホールが発生した場
合、その部分に向って大電流が流れてしまう。その結
果、電源出力が低下し、その部分で帯電異常を起こして
しまうようになるのである。

つまり、高温高湿の環境下ではリーク対策効果がなく
なってしまうのである。

２）低温低湿（15℃、10％）また、低温低湿の環境では反転現像方式において「砂
カブリ」と呼ばれる白地に砂をまいたような斑点状の帯
電不良が発生する。この理由は次のように考えられる。
つまり、帯電部材１に印加される電源８の交流成分は被
帯電体２上の電位を均一にする為のものである。したが
ってこの交流電流が少ないと被帯電体上の均一な帯電が
阻害され「砂カブリ」と呼ばれる現像が発生するのであ
る。

表１にその「砂カブリ」と交流電流I_AC（μＡ）の関
係を示す。

○印は出力サンプルに全く「砂カブリ」が発生しな
い。

△印は出力サンプルの５割に発生する。

×印は全数発生することを示す。

この結果から、「砂カブリ」が全く発生しないために
は被帯電体２に750μＡ以上の交流電流を流す必要があ
ることがわかる。

しかし帯電部材１の高抵抗層1aの構成材料として通常
利用されるナイロン・セロハン等を用いた場合では、低
温低湿下で750μＡ以上の交流電流を流すには、2500Vの
ピーク間電圧V_PPを帯電部材１に印加しなければなら
ず、高抵抗層1aの絶縁破壊にもつながった。

第２図にピーク間電圧V_PPと、交流電流I_ACの関係を示
す。横軸は帯電部材１に印加する交流電源８のピーク間
電圧V_PPを示しており、縦軸はその時に流れる交流電流I
_AC（μＡ）を示す。ａはナイロン、セロハン等従来材料
を帯電部材１の高抵抗層1aに使用した場合を示し、ａの
範囲の右部分は低温低湿の場合の、また左部分は高温高
湿の場合の、交流電圧・電流特性を示す。

この第２図グラフからも云えるように、ナイロン・セ
ロハン等を高抵抗層1aとする従来の帯電部材は2500V以
上のピーク間電圧V_PPの出せる電源８が必要とされたの
である。

また、ピーク間電圧V_PPが大きくなると、オゾンの発
生量も増加する。その様子を第６図に示す。横軸は帯電
部材１に印加するピーク間電圧V_PP、縦軸はその時発生
するオゾン量をPPMで示したものである。

このグラフから、ピーク間電圧V_PPが2300V以上になる
と発生するオゾン量も急激に増加することがわかる。

一方、ナイロン、セロハン、NBR等材料はオゾンに弱
くて劣化も激しいので、帯電部材１としての耐久性がな
いという問題も生じていた。

以上のようなことからこの種の接触帯電装置において
は帯電部材として環境変動に伴なう抵抗等の特性変化が
ないか、或は変動幅の少ないもの、及び耐オゾン性があ
り耐久使用性を有するものの開発が望まれている。本発
明はこの要請に応えるものである。

（問題点を解決するための手段）本発明は下記の構成を特徴とする接触帯電装置であ
る。

（１）被帯電体に接触して被帯電体を帯電する帯電部材
であって、基層と、表面層と、前記基層と前記表面層と
の間に設けられた抵抗層と、を備え、振動電圧が印加さ
れる帯電部材を有する接触帯電装置において、前記抵抗
層はエピクロルヒドリンゴムを備え、前記表面層はナイ
ロン系樹脂を備えることを特徴とする接触帯電装置。

（２）前記帯電部材はローラ形状であることを特徴とす
る（１）の接触帯電装置。

（３）前記帯電部材はブレード形状であることを特徴と
する（１）の接触帯電装置。

（作用）帯電部材の抵抗層はエピクロルヒドリンゴムを備える
ことにより環境変動に対して抵抗変動が少ない。即ちエ
ピクロルヒドリンゴムは抵抗層材料として十分な高抵抗
値を有し、しかもその抵抗値の環境変動に伴う変動が少
なく、耐オゾン性にも優れる。従って、高温高湿環境下
で帯電部材から被帯電体へのリークを防止できるととも
に、低温低湿環境下で振動電圧が十分に被帯電体にかか
らなくなることにより帯電むらを防止できる。耐オゾン
性もよく長期にわたる耐久使用ができる。

また表面層はナイロン系樹脂を備えることによりゴム
の可塑剤が被帯電体に付着することを防止できる。

更に環境変動に対して抵抗変動が少ないエピクロルヒ
ドリンゴムを備える抵抗層を設けることで抵抗層と比べ
て環境変動に対して抵抗変動が大きいナイロン系樹脂を
備える表面層を薄くすることができるので全体として抵
抗変動の少ない帯電部材が得られる。

（実施例）第１図は前述第５図の電子写真装置におけるローラ型
の帯電部材１即ち帯電ローラ１について、芯金1c回り
に、基層1bと、抵抗層1a、表面層1dを順に形成具備させ
た層構成のものにした。具体的には芯金1cはφ6mmの金
属棒であり、基層1bは厚さ3mmのカーボン分散EPDMの低
抵抗層であり、抵抗層1aは厚さ80μｍのエピクロルヒド
リンゴム層であり、表面層1dはナイロン系樹脂、本例で
は厚さ20μｍ程度のトレジン層である。

この帯電ローラ１の芯金1cに対して直流電圧と振動電
圧（時間と共に電圧値が周期的に変化する電圧。正弦
波、矩形波、三角波など）重畳した電圧を電源８から印
加した。本実施例では電源８から直流成分は−750Vの定
電圧制御を、交流成分（振動電圧成分）は750μＡの定
電流制御を行なって電圧を印加して被帯電体たる感光ド
ラム２の一様帯電処理を行なわせ、画像形成を実行させ
た。

本実施例では、電気抵抗の環境安定性が非常にすぐれ
たエピクロルヒドリンゴムを帯電部材１の高抵抗層1aに
用いたので、750μＡ流すのに必要なピーク間電圧V_PPを
1400〜2000V程度に納めることが可能となった。その様
子を第２図のｂに示す。ｂの範囲において右側は低温低
湿の場合の、また左側は高温高湿の場合のピーク間電圧
・電流特性を示す。前述した従来例の範囲ａに比べて大
幅にピーク間電圧の変動幅がせばまっているのがわか
る。

その結果、高温高湿の環境においても高抵抗層1aにエ
ピクロルヒドリンゴムを使えば抵抗が下がることがない
ので、被帯電体２上にピンホールがあってもリーク放電
しなくなり帯電異常を起こすことがなくなった。

さらに低温低湿の環境下においても電気抵抗が安定し
ているので、750μＡ流す為にピーク間電圧V_PPを2000V
程度印加すれば良く、オゾンの発生も減少した。

次に各環境における高抵抗層の抵抗変動をトレジン・
アミランなどのナイロン系材料についてのそれと、エピ
クロルヒドリンゴムについてのそれとを比較して表２に
示す。

この表からエピクロルヒドリンゴムの抵抗は環境に対
して、他の材料より安定していると云える。

またエピクロルヒドリンゴムは耐オゾン性に秀れてい
るので、少量のオゾンでは劣化せず、帯電部材としての
耐久性も向上した。永久圧縮歪が非常に良いためローラ
型帯電部材の耐久性が良く、さらに硬度が低いので弾性
も良好であり比較的少ない圧力で帯電に適切なニップ幅
を得ることができる。

その上、低温低湿下で印加電圧が小さくてすむことか
ら、高抵抗層が絶縁破壊を起こすこともなくなった。

また表面層1dはナイロン系樹脂を備える、本例では前
記のように厚さ20μｍ程度のトレジン層を備えること
で、帯電部材１が被帯電体２に接触したまま長期間放置
されてもくっついてしまうことがなくなった。さらに、
エピクロルヒドリンゴム層1a内の可塑剤が直接被帯電体
２に付着し、そこの部分の抵抗を下げることもなくなっ
た。また、トレジン層1dは20μと非常にうすいため、環
境変動による抵抗の変化も考慮する必要がない。

帯電部材としての帯電ローラ１は回転しない不動のロ
ーラであってもよいし、逆回転駆動されるローラであっ
てもよい。又、ローラの形態でなくとも、被帯電体２面
に所定の押圧力をもって接触させたブレード状部材、ブ
ロック状部材、ロッド状部材、ブラシ状部材であっても
よい。

第４図はブレード型としたものの横断面を示してい
る。この場合、被帯電体２面に当接する向きは、被帯電
体の面移動方向に順方向、又は逆方向どちらでも良い。
このブレード状にした場合、帯電部材１に電圧を印加す
る接点の摺動部分（第１・５図の部材1cと8aとの相互接
触摺動部）がない為、給電部摺動接点から発生していた
電気ノイズが出なくなるという利点と共に、省スペース
化、さらにはクリーニングブレードを兼任できるという
利点もある。

（発明の効果）以上のように本発明の接触帯電装置においては下記の
ような効果がある。

即ち、帯電部材の抵抗層はエピクロルヒドリンゴムを
備えることにより環境変動に対して抵抗変動が少ない。
即ちエピクロルヒドリンゴムは抵抗層材料として十分な
高抵抗値を有し、しかもその抵抗値の環境変動に伴う変
動が少なく、耐オゾン性にも優れる。従って、高温高湿
環境下で帯電部材から被帯電体へのリークを防止できる
とともに、低温低湿環境下で振動電圧が十分に被帯電体
にかからなくなることによる帯電むらを防止できる。耐
オゾン性もよく長期にわたる耐久使用ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はローラ型とした帯電部材の側面図、第２図はピ
ーク間電圧V_PPと交流電流I_ACの関係グラフ、第３図はロ
ーラ型帯電部材の変形構成の横断面図、第４図はブレー
ド型とした帯電部材の横断面図、第５図は接触帯電装置
を用いた電子写真装置の一例の概略構成図、第６図はピ
ーク間電圧V_PPとオゾン発生量PPMの関係グラフである。１は帯電部材、1aは高抵抗層、1bは低抵抗基層、1cは芯
金、８は電圧印加電源、２は被帯電体としての感光ドラ
ム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒矢順治東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者中村俊治東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者斉藤雅信東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭56−104346（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−150071（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−194061（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−66674（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−49960（ＪＰ，Ａ) 特開平１−142569（ＪＰ，Ａ) 特公昭50−13661（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体に接触して被帯電体を帯電する帯
電部材であって、基層と、表面層と、前記基層と前記表
面層との間に設けられた抵抗層と、を備え、振動電圧が
印加される帯電部材を有する接触帯電装置において、前記抵抗層はエピクロルヒドリンゴムを備え、前記表面
層はナイロン系樹脂を備えることを特徴とする接触帯電
装置。
【請求項２】前記帯電部材はローラ形状であることを特
徴とする請求項１の接触帯電装置。
【請求項３】前記帯電部材はブレード形状であることを
特徴とする請求項１の接触帯電装置。