JPH05273841A - 帯電部材およびそれを用いた接触帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環境および印加電圧による帯電部材の抵抗値
の変動を抑えることにより，感光体の帯電電位の変動を
抑えると共に，帯電の均一性の向上を図る。 【構成】 １０φのステンレス製の芯金１０２ａと，抵
抗率が２×１０⁸ Ω・ｃｍであるエピクロルヒドリンゴ
ムを厚さ３ｍｍに積層した弾性層１０２ｂと，抵抗率が
８×１０¹⁰Ω・ｃｍであるエピクロルヒドリンゴムとフ
ッ素系樹脂の混合物を厚さ５０μｍに塗布した表面層１
０２ｃとからなり，弾性層１０２ｂの抵抗率を１０⁷ Ω
・ｃｍ以上とし，また，表面層１０２ｃの抵抗率を弾性
層１０２ｂの抵抗率よりも大きくしたことを特徴とする
帯電ローラ１０２。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，少なくとも弾性層，及
び弾性層を覆う表面層を有する帯電部材およびそれを用
いた接触帯電装置に関し，より詳細には，環境の変化に
伴う帯電部材の抵抗値の変動を抑えた帯電部材およびそ
れを用いた接触帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置において
は，コロナ放電により感光体を帯電するコロナ帯電器が
広く使用されている。しかし，コロナ放電器は，一般的
に放電ワイヤに印加する電圧が５ＫＶ以上必要なため，
安全性，経済性の点で問題があり，また，放電の際に発
生するオゾンが問題となっている。

【０００３】一方，最近では，例えば，帯電ローラを用
いたローラ帯電器（接触帯電装置）が実用化されてきて
いる。ローラ帯電器は，帯電ローラと感光体表面との間
に存在する空隙を通しての放電により感光体の帯電を行
うものであり，コロナ帯電器と比較して低電圧で良く，
オゾンの発生量が少ない等の利点はあるが，帯電の均一
性に関して信頼性が低いという欠点がある。帯電の均一
性を低下させる要因としては，例えば感光体の傷やピン
ホール等の欠陥がある。これは，感光体の欠陥部分は他
の部分と比較して低抵抗であるので，リークが発生して
帯電電位を低下させたり，更には局部的に電荷が集中す
ることにより絶縁破壊を発生させたりするためである。

【０００４】上記した欠点を改善するものとして，例え
ば，特開平１−２１１７７９号公報に開示されている
「帯電部材」がある。同公報では，導電性基体表面から
上方に向かって弾性層，導電層および抵抗層（表面層）
を設け，導電層および抵抗層の抵抗率を各々１０⁷ Ω・
ｃｍ以下，１０⁶ 〜１０¹²Ω・ｃｍとすることで，帯電
の均一性を向上させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，特開平
１−２１１７７９号公報に開示されている「帯電部材」
を用いた接触帯電装置によれば，導電層の抵抗率を１０
⁷ Ω・ｃｍ以下とすることで充分な導電性を維持してい
るが，このような中抵抗材料を導電層に用いた場合，環
境変動に伴う帯電部材の抵抗値の変動が大きくなるた
め，帯電部材の抵抗値の変動に伴って，帯電部材と感光
体間を流れる電流も大きく変動することになり，感光体
の帯電電位の変動が大きいという問題点があった。

【０００６】前述した問題点について，具体例を挙げて
説明する。図４（ａ）は，従来における帯電ローラ４０
１の断面図を示し，４０１ａは１０φのステンレス製の
芯金，４０１ｂは抵抗率が１×１０⁴ Ω・ｃｍであるカ
ーボン分散ＥＰＤＭ（エチレンジアミン四酢酸）を厚さ
３ｍｍに積層した弾性層，４０１ｃは抵抗率が３×１０
¹¹Ω・ｃｍであるカーボン分散ルミフロンを厚さ５０μ
ｍに塗布した表面層である。図４（ａ）に示す帯電ロー
ラ４０１を用いて，環境および印加電圧の変動に伴う抵
抗値の変動を調べたところ，図４（ｂ）に示す結果とな
った。ここで，図４（ｂ）において，Ｌ．Ｌは低温低湿
時，Ｒ．Ｒは常温常湿時，Ｈ．Ｈは高温高湿時を示す。

【０００７】帯電ローラ４０１の抵抗値は，図４（ｂ）
に示す如く，環境および印加電圧によって大きく変動す
ることがわかった。従って，帯電ローラ４０１の印加電
圧を一定とした場合，環境が高温多湿であると，帯電部
材の抵抗値が低下することにより，流れる電流が大きく
なるので電圧降下が生じ，反対に環境が低温低湿である
と，帯電部材の抵抗値が上昇することにより，流れる電
流が小さくなるので帯電効率が低下することになる。ま
た，感光体を所望の電位に帯電するために，帯電ローラ
４０１と感光体間を流れる電流が一定となるように制御
した場合，図４（ｂ）に示すように，帯電ローラ１０２
の抵抗値が環境および印加電圧により大きく変動するた
め，特に低温低湿時において大きな印加電圧が必要とな
り，絶縁破壊が発生し易くなる。

【０００８】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て，環境および印加電圧による帯電部材の抵抗値の変動
を抑えることにより，感光体の帯電電位の変動を抑える
と共に，帯電の均一性の向上を図ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために，少なくとも弾性層と，弾性層の表面を覆
う表面層の２層を有する帯電部材において，弾性層の抵
抗率を１０⁷ Ω・ｃｍ以上とした帯電部材を提供するも
のである。なお，前述した構成において，表面層の抵抗
率は，弾性層の抵抗率よりも大きいことが望ましい。

【００１０】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，少なくとも弾性層，及び，弾性層の表面を覆う表面
層の２層を有する帯電部材と，帯電部材に対して直流電
圧に交流電圧を重畳した脈流電圧を印加する電圧印加手
段とを備えた接触帯電装置において，弾性層の抵抗率を
１０⁷ Ω・ｃｍ以上，且つ，表面層の抵抗率を弾性層の
抵抗率よりも大きな値とし，電圧印加手段が出力する交
流電圧の周波数を５００Ｈｚ以下とした接触帯電装置を
提供するものである。

【００１１】

【作用】本発明による帯電部材は，抵抗率の大きな部材
を弾性層に用いることで環境による抵抗値の変動を抑
え，また，抵抗率が弾性層の抵抗率よりも大きな部材を
用いて弾性層の上層（表面層）を形成することで，感光
体の欠陥等による帯電部材と感光体間の電流の変動を抑
える。

【００１２】また，本発明による接触帯電装置は，前述
した帯電部材に脈流電圧を印加する際の周波数を５００
Ｈｚ以下とすることで，帯電ムラの発生および消費電力
を抑える。

【００１３】

【実施例】以下，本発明による実施例について図面を参
照して説明する。図１は，本実施例が適用された画像形
成装置（実験装置）の作像系の概略断面図を示し，ＯＰ
Ｃを用いた４０φのドラム状の感光体１０１と，該感光
体１０１表面を当接して負に帯電する帯電ローラ１０２
と，直流電圧に交流電圧を重畳した脈流電圧を帯電ロー
ラ１０２に印加する電源１０３と，帯電処理された感光
体１０１上にレーザ光による露光処理を実行する画像書
込部１０４と，露光処理により形成された静電潜像に対
し，トナーを付着させて顕像化する現像部１０５と，所
定のタイミングで感光体１０１に向けて記録紙Ｐを搬送
するレジストローラ１０６と，搬送された記録紙Ｐ上に
感光体１０１上のトナー像を転写する転写ローラ１０７
と，転写処理終了後に感光体１０１上に残留したトナー
を除去するクリーニング部１０８と，クリーニング処理
が終了した感光体１０１上の残留電荷を消去する除電ラ
ンプ１０９と，記録紙Ｐ上に担持されたトナー像を定着
させる定着部１１０とから構成されている。

【００１４】また，本実施例による帯電ローラ１０２
は，図２（ａ）に示す如く，１０φのステンレス製の芯
金１０２ａと，抵抗率が２×１０⁸ Ω・ｃｍであるエピ
クロルヒドリンゴムを厚さ３ｍｍに積層した弾性層１０
２ｂと，抵抗率が８×１０¹⁰Ω・ｃｍであるエピクロル
ヒドリンゴムとフッ素系樹脂の混合物を厚さ５０μｍに
塗布した表面層１０２ｃとから構成されている。

【００１５】以上の構成において，その動作を説明す
る。感光体１０１は，図示しない駆動系により図１に向
かって右回転する。帯電ローラ１０２は，電源１０３か
ら脈流電圧が印加されて感光体１０１を負に帯電し，続
いて帯電処理が終了した感光体１０１は画像書込部１０
４による露光処理が行われ，光の強弱により感光体１０
１上の電荷が消去（除電）されて静電潜像が形成され
る。静電潜像は，現像部１０５により反転現像されて顕
像化し，レジストローラ１０６により搬送された記録紙
Ｐ上に，トナー像が転写ローラ１０７の作用で転写され
る。転写処理終了後の感光体１０１上に残留しているト
ナーは，クリーニング部１０８により除去され，クリー
ニング処理が終了した感光体１０１の残留電荷は除電ラ
ンプ１０９が光を照射することにより消去される。トナ
ー像が転写された記録紙Ｐは，定着部１１０で定着処理
が施されて，機外に排出される。

【００１６】次に，本実施例による帯電ローラ１０２の
抵抗値の環境および印加電圧に伴う変動を調べた実験結
果について説明する。この実験は，図１の画像形成装置
を用いて行ったものであり，実験条件は，従来における
帯電ローラ４０１（図４（ａ）参照）を用いて行った実
験と同じ条件としたものである。図２（ｂ）は，この実
験結果を示すグラフであり，Ｌ．Ｌは低温低湿時，Ｒ．
Ｒは常温常湿時，Ｈ．Ｈは高温高湿時を示す。

【００１７】本実施例による帯電ローラ１０２の抵抗値
は，図２（ｂ）に示す如く，環境および印加電圧の変動
に伴う抵抗値の変動が小さく，従来（図４（ｂ）参照）
と比較すると著しく改善されていることがわかる。ま
た，印加電圧を変化させた際の抵抗値の変動は，各環境
条件とも同じ傾向であることがわかる。

【００１８】このように，本実施例による帯電ローラ１
０２は，環境および印加電圧が変動しても抵抗値の変動
が小さく，特性としては安定したものとなっている。こ
のため，帯電ローラ１０２の印加電圧を一定とした場
合，環境の変動に伴う感光体１０１の帯電電位の変動を
抑えることができる。また，帯電ローラ１０２と感光体
１０１間に一定の電流が流れるようにした場合，帯電ロ
ーラ１０２の印加電圧の変動が小さくなるので，絶縁破
壊の発生を防止することができる。これは，換言すれ
ば，帯電ローラ１０２および感光体１０１の信頼性の向
上，高寿命化に効果があることを意味する。

【００１９】また，感光体１０１の欠陥，帯電ローラ１
０２と感光体１０１間の異物の侵入等により，帯電ロー
ラ１０２と感光体１０１間の抵抗値が変動するが，帯電
ローラ１表面層１０２ｃの抵抗率を弾性層１０２ｂの抵
抗率よりも大きくすることで，帯電ローラ１０２と感光
体１０１間の抵抗値の変動に伴う停電電位の変動を抑え
ることができ，絶縁破壊の発生を防止することができ
る。

【００２０】次に，帯電ローラ１０２に印加する脈流電
圧と帯電電位の関係を調べた実験について説明する。こ
の実験は，直流電圧を一定とし，交流電圧のピーク間電
圧を変えた脈流電圧を印加したときの感光体１０１の帯
電電位の関係を調べたものである。図３は，この実験結
果を示すグラフであり，実線は交流電圧の周波数が１２
０Ｈｚ，点線は周波数が１０００Ｈｚとしたときの結果
を示す。ここで，実線および点線に対して垂直方向の実
線および点線は，各周波数における帯電電位の範囲，即
ち，帯電ムラの程度を示す。

【００２１】図３に示すごとく，各周波数の結果を比較
すると，周波数が１２０Ｈｚの方は，帯電電位の立ち上
がりが急であり，且つ，帯電ムラも小さいことがわか
る。また，帯電電位がピーク間電圧により変化しなくな
ったときの帯電電位は，周波数が低い方（１２０Ｈｚ）
が高くなっている。

【００２２】この結果から，感光体１０１を均一に帯電
するためには，交流電圧の周波数が小さい方が効果的で
あり，また，帯電を行うために必要な電力も小さくてす
むので，省エネの点でも効果的であることがわかる。こ
こで，図３に周波数が１２０，１０００Ｈｚの二つの結
果だけ示したのは，周波数の違いによる特性を比較し易
いようにするためであり，帯電ローラに用いる部材の抵
抗率等により多少の変動はあるが，周波数が高く（特
に，５００Ｈｚ以上）なると，周波数が１０００Ｈｚの
特性に近づく割合が大きくなることがわかった。

【００２３】このような特性は，帯電ローラに用いる部
材の抵抗率が本発明と比較して小さいときには表れなか
ったものである。このような特性が表れるのは，抵抗率
が大きい部材を用いることで電子の移動度が小さいもの
となり，電子の移動方向に周波数が及ぼす影響が大きく
なるためである。

【００２４】なお，本実施例は帯電ローラに本発明を適
用したものだが，この他として，パット，ベルト等の帯
電部材に本発明を適用しても良い。また，本発明による
接触帯電装置は，帯電部材に印加する脈流電圧の周波数
を５００Ｈｚ以下としているが，周波数があまり低い
と，感光体の線速によっては帯電ムラを発生させる原因
となるので，適用される画像形成装置にあった適正な周
波数とすることが必要である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の帯電部材
は，少なくとも弾性層と，弾性層の表面を覆う表面層の
２層を有する帯電部材において，弾性層の抵抗率を１０
⁷ Ω・ｃｍ以上としたため，環境および印加電圧による
抵抗値の変動を抑えることができる。

【００２６】また，以上説明したように本発明の接触帯
電装置は，少なくとも弾性層，及び，弾性層の表面を覆
う表面層の２層を有する帯電部材と，帯電部材に対して
直流電圧に交流電圧を重畳した脈流電圧を印加する電圧
印加手段とを備えた接触帯電装置において，弾性層の抵
抗率を１０⁷ Ω・ｃｍ以上，且つ，表面層の抵抗率を弾
性層の抵抗率よりも大きな値とし，電圧印加手段が出力
する交流電圧の周波数を５００Ｈｚ以下としたため，環
境および印加電圧による帯電部材の抵抗値の変動を抑え
ることにより，感光体の帯電電位の変動を抑えると共
に，帯電の均一性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例が適用された画像形成装置の作像系を
示す概略断面図である。

【図２】本実施例による帯電ローラの構成を示す説明図
（ａ），本実施例による帯電ローラの環境および印加電
圧の変動に伴う抵抗値の変動を示すグラフ（ｂ）であ
る。

【図３】本実施例による帯電ローラに印加した脈流電圧
のピーク間電圧と感光体の帯電電位の関係を示すグラフ
である。

【図４】従来における帯電ローラの構成を示す説明図
（ａ），従来における帯電ローラの環境および印加電圧
の変動に伴う抵抗値の変動を示すグラフ（ｂ）である。

【符号の説明】

１０２ 帯電ローラ １０２ａ 芯金 １０２ｂ 弾性層 １０２ｃ 表面層 １０３ 電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも弾性層と，前記弾性層の表面
   を覆う表面層の２層を有する帯電部材において，前記弾
   性層の抵抗率を１０⁷ Ω・ｃｍ以上としたことを特徴と
   する帯電部材。
2. 【請求項２】 前記表面層の抵抗率は，前記弾性層の抵
   抗率よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の帯電
   部材。
3. 【請求項３】 少なくとも弾性層，及び，前記弾性層の
   表面を覆う表面層の２層を有する帯電部材と，前記帯電
   部材に対して直流電圧に交流電圧を重畳した脈流電圧を
   印加する電圧印加手段とを備えた接触帯電装置におい
   て，前記弾性層の抵抗率を１０⁷ Ω・ｃｍ以上，且つ，
   前記表面層の抵抗率を前記弾性層の抵抗率よりも大きな
   値とし，前記電圧印加手段が出力する交流電圧の周波数
   を５００Ｈｚ以下としたことを特徴とする接触帯電装
   置。