JPH06242660A

JPH06242660A - 帯電方法及び装置

Info

Publication number: JPH06242660A
Application number: JP5313493A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Inoue; 上宏井; Tetsuya Kuribayashi; 林哲哉栗; Hiroyuki Osada; 田弘行長; Hisayo Itou; 藤尚代伊
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1993-02-19
Publication date: 1994-09-02

Abstract

(57)【要約】【目的】被帯電面に当接乃至近接配置した帯電部材をそ
なえ、該帯電部材にバイアス電圧を印加する帯電方法に
おいて、帯電ムラのない均一な帯電面を得ることを目的
とする。【構成】帯電部材に印加する電圧を、被帯電面の帯電開
始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧を帯
電を行う方向に全波整流した電圧とし、または被帯電面
の走行方向に複数の帯電部材を配置し、最下流の帯電部
材を被帯電面を帯電させる極性とは反対極性の電圧を印
加するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】この発明は、静電転写プロセスを
利用する画像形成装置に利用するに適した被帯電面の帯
電方法及び帯電装置に関するものである。

【０００２】この発明はとくに複写機等の画像形成装置
に限るものではないが、説明上の簡明のために、以下画
像形成装置の場合について説明する。

【０００３】この種の装置では、静電潜像を形成するた
めに、その被形成面を先ず一様に帯電して帯電面を形成
する工程を包含しており、該帯電面を形成するために従
来からコロナ放電器が多用されていた。

【０００４】ところがコロナ放電器を用いる場合、５〜
１０ｋｖの高圧電源を必要とし、また放電によるオゾン
の発生という問題がある。このような問題を回避するた
め、低電圧化、オゾンレスを目的としてローラ状、ブレ
ード状等の帯電部材を被帯電面に当接乃至近接配置し
て、これを介して帯電バイアスを印加するようなものが
提案されている。

【０００５】「図１１」は帯電ローラを用いた帯電装置
を画像形成装置に用いた場合の、帯電装置部の構成を示
す概略側面図である。紙面に垂直方向に軸線を有し、図
示矢印方向に回転する像担持体２に帯電ローラ１が当接
して従動回転する。

【０００６】前記帯電ローラ１は、金属などの導電性材
料からなる芯金１ａの周囲にローラ状の導電性ゴム層１
ｂを設けて形成してあり、前記芯金１ａの端部をばね１
ｃで押圧して、該帯電ローラ１を像担持体２に所定圧で
圧接している。

【０００７】前記帯電ローラのゴム層１ｂは、ＥＰＤ
Ｍ、ＥＰＴ、ＥＰＭ、ＮＢＲ、ＢＲ、ＩＲ、ＣＲなどの
合成ゴム、天然ゴム等の熱硬化性エラストマ、塩化ビニ
ル・酢酸ビニル・ポリエステル・ＰＶＡなどの熱可塑性
エラストマなどを利用出来る。また、このゴム層にカー
ボンブラック、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、金属
粉などを分散させて適宜の体積抵抗値となるように調整
して用いる。硬度は１０〜８０。（ＪＩＳＫ６３０１
Ａ型硬度計による）のものが好適である。

【０００８】前記「図１１」の装置において、符号３は
電源で、直流電圧Ｖ_DCに帯電開始電圧の２倍以上のピー
ク間電圧を有する交流電圧Ｖ_ACを重畳して接点ばね１
ｄ、芯金１ａを介して帯電バイアスを印加する。図示符
号１ｅは帯電領域、Ａはその巾を示すものとする。帯電
部材としては図示のようなローラタイプのもの以外に、
ブレードタイプ、ブロックタイプ、ブラシタイプなどの
ものを利用できる。

【０００９】このような公知の接触タイプの帯電装置は
図示のように、周知のコロナ放電器に比して帯電領域が
狭いので均一な帯電を得るため、前述のように直流に交
流を重畳してバイアスを印加するのが普通である。併し
ながらこのような場合にも帯電ムラを発生することがあ
る。これについて「図１２」によって略述する。

【００１０】「図１２」において、縦軸は像担持体の表
面電位、横軸はその回転方向を示しており、前述のよう
な直流に交流を重畳した、図示実線で示すような振動電
圧が印加されているものとする。図においてＶ_DEV は現
像部位における現像バイアスを示すもので、印加バイア
スによる振動電界が、その中心に対して像担持体を帯電
させる方向と逆方向に振れた場合に、この部分のバイア
スが前記現像バイアスよりも低くなると、この部分が現
像バイアスとの関係で帯電不良となり、とくに反転現像
の場合、プリント画像上に横黒スジ状や斑点状の黒点を
発生することがある。

【００１１】本発明の一つの目的は上記のような帯電ム
ラの発生を阻止して、より均一な帯電面を形成できるよ
うな帯電方法を提供することにある。

【００１２】前述のような帯電ローラを用いた帯電装置
では「図１１」に示すように帯電領域の巾Ａが非常に狭
いので電源の影響を受け易く、「図１２」に示すように
振動電圧を印加して帯電する際、帯電面に周期λの帯電
ムラが発生し易い。そしてこの帯電ムラが、前述のよう
に現像バイアス電位Ｖ_DEV を横切ると、周期λの“サイ
クルマーク”と称せられる横スジが発生することがあ
る。この現象は印加電圧の周波数が低過ぎたり、プロセ
ススピードが速すぎる場合に顕著に現れる。

【００１３】このような現象は帯電部材としてブレード
状等他のタイプのものにも同様に発生することが知られ
ている。このような現象を回避すべく、印加電圧の周波
数を高めると帯電音が強くなる傾向があり、また、プロ
セススピードを低くすることは装置の機能の低下を意味
するので、いずれも前述の問題の本質的な解決にはなら
ない。

【００１４】本発明の他の目的は、既述のような、帯電
領域の狭い接触タイプの帯電装置ににおいて、上記のよ
うな帯電ムラの発生を低減してより均一な帯電処理を行
うことによって、帯電音の発生を抑止し、プロセススピ
ードの高速化に対応できるような帯電方法を提供するこ
とにある。

【００１５】前述のような、接触タイプの帯電部材を用
いる帯電装置の場合、印加する帯電バイアスを直流のみ
とした場合にも、帯電面には局部的な帯電ムラが発生
し、プリント画像上に微小な斑点となって現れることが
ある。これは帯電面の表面粗さや帯電部材の局部的な抵
抗ムラに起因するものと考えられる。

【００１６】本発明のさらに他の目的は、接触帯電部材
を使用する帯電装置において、上記のような帯電ムラの
発生を軽減し、より均一な帯電面を形成することと、印
加する帯電バイアスに帯電音の原因となる振動電界を用
いずに直流のみを使用し、帯電音の発生を抑制できるよ
うな帯電方法を提供することにある。

【００１７】

【発明の構成】

【課題を解決する技術手段、その作用】これらの目的を
達成するため、本発明は、被帯電面に当接ないしは近接
配置した帯電部材に電圧を印加して被帯電面帯電させる
帯電方法において、被帯電面の帯電開始電圧の２倍以上
のピーク間電圧を有し、被帯電面を帯電させる方向に整
流された交流電圧を印加する帯電方法、または、該方法
において、印加する交流電圧が全波整流波である帯電方
法、または、以上の方法において、印加交流電圧に直流
電圧を重畳した帯電方法、または、被帯電面に当接ない
しは近接配置した帯電部材に電圧を印加して被帯電面を
帯電させる帯電方法において、被帯電面の走行方向に複
数の帯電部材を該被帯電面に当接ないしは近接配置し、
少なくとも最下流の帯電部材に被帯電面を帯電させる極
性とは反対極性の電圧を印加する帯電方法、または、該
帯電方法において、被帯電面に沿って配置された帯電部
材の上流側の帯電部材の一つに印加する被帯電面を帯電
させる極性の電圧としては、所定の被帯電面電位に、帯
電開始電圧と適宜の過剰電圧を加えた電圧とし、それよ
りも下流側の帯電部材に印加する被帯電面を帯電させる
極性と反対極性の電圧は所定の被帯電面電圧から、帯電
開始電圧と前記過剰電圧の和を減じた電圧とした帯電方
法、または、以上の帯電方法を適用すべく、被帯電面を
像担持体の感光面とし、帯電部材を帯電ローラとする。
本発明に使用する帯電ローラは芯金の周囲に導電性ゴム
層を設け、さらにその外周に抵抗制御層や帯電ローラ内
部からのブリードアウト防止、表面性の向上のための表
面層を必要に応じて設けても良い。帯電部材は帯電ロー
ラ、帯電ブレード、帯電ブラシ、帯電ブロックから選択
された部材とした帯電装置である。

【００１８】このように構成することによって、上記の
ような接触型の帯電部材を利用する帯電方法乃至帯電装
置において、帯電ムラやサイクルマークの発生を可及的
に防止して均一な帯電面を得ることができる。

【００１９】

【実施例の説明】「図１」は本発明を適用した帯電装置
概略図であって、前記「図１１」に示すものと対応する
部位には同一の符号を付して示してあり、それらについ
ての説明は省略する。

【００２０】図示の装置において、電源３には交流電源
３ａ、整流器３ｂおよび直流電源３ｃが配置してあり、
帯電部材たる帯電ローラ１には帯電開始電圧Ｖ_THの２倍
以上のピーク間電圧、好ましくは電圧Ｖ_THの３倍以上の
ピーク間電圧を有する全波整流された電圧を帯電バイア
スとして印加する。

【００２１】このようにすることによって、発生する振
動電界がその中心に対して像担持体を帯電させるのとは
逆方向に振れる部分が小さくなり、現像バイアス以下に
なることが少なくなるので帯電ムラの発生を防止できる
効果がある。なお、直流バイアスを交流バイアスに重畳
印加するのは像担持体表面電位を調整するためであるの
で、本発明の場合必要なければ直流バイアスを重畳しな
くともよい。

【００２２】本発明は正規現像方式、反転現像方式いず
れの場合にも有効であるが、とくに反転現像の場合に
は、帯電不良が発生してその部分（像担持体表面電位の
低い部分）に現像が行われると、これがそのまま画像欠
陥として現れるので効果が顕著である。

【００２３】次に本発明の実験例について説明する。［実験例１］帯電装置としては「図１」に示す構成のも
のを用い、像担持体としてはＯＰＣ感光体を用いた。図
示のように帯電ローラ１を像担持体２に接触させたとき
の帯電開始電圧Ｖ_THは−５５０Ｖであった。

【００２４】帯電ローラ１には電源３によって直流に、
像担持体を帯電させる方向に電界が形成されるように全
波整流された交流を重畳して帯電バイアスを印加した。
この場合、印加交流バイアスのピーク間値Ｖ_ra（「図
２」参照）が帯電開始電圧Ｖ_THの３倍以上となるように
設定した。前記交流バイアスの周波数は７５Ｈｚであっ
た。また、直流電圧Ｖ_DCは＋３５０Ｖ、全波整流のピー
ク間電圧Ｖ_raは１．８ｋｖとした。

【００２５】この装置によって標準環境（２５℃、ＲＨ
５０％）下で、画像評価と像担持体表面電位Ｖ_D の測定
をおこない、その結果を「図４」に示したが、これにも
示したように、画出ししたプリント画像上にはサイクル
マークや斑点状の黒点の発生は全く見られなかった。

【００２６】［実験例２］上記と同様の装置を用い、全
波整流した交流バイアスのピーク間値Ｖ_raを帯電開始電
圧の２倍以上に設定し、直流電圧Ｖ_DC＝＋５０Ｖ、Ｖ_ra
＝１．２Ｋｖ、その整流前の周波数は４０Ｈｚとして前
記と同様の実験、評価を行い、その結果を「図４」に示
した。この場合にもプリント画像にはサイクロマークや
斑点状の黒点の発生は全く見られなかった。

【００２７】次に比較例について説明する。［比較例１］前述の場合と同様の装置を用い、帯電ロー
ラには、直流と、全波整流した交流とを重畳印加した。
この場合の直流電圧Ｖ_DCは−５０Ｖ、全波整流された交
流のピーク間値は帯電開始電圧ｖ_THの２倍以下となるよ
うに設定した。交流の周波数は整流前で４０Ｈｚであっ
た。これによって画出ししたプリントには斑点状の黒点
が認められた。

【００２８】［比較例２］帯電装置として「図６」に示
す構成のものを用い、交流バイアスのピーク間電圧Ｖ_AC
を帯電開始電圧の３倍以上に設定し、直流電圧Ｖ_DC＝−
５５０Ｖ、交流ピーク間電圧Ｖ_AC＝１．８ｋｖ、周波数
８０Ｈｚとした。但しこの場合の交流バイアスは行って
いない。この条件によって画出ししたプリントにはサイ
クルマークの発生が見られた。

【００２９】ここで抵抗値の測定手段について略述す
る。「図３」に示すように、帯電ローラ１にアルミ箔４
を巻回し、該ローラの芯金１ｂに電源５を、また前記ア
ルミ箔４にはアンメータ６を接続して抵抗値を測定し
た。この方法による値が１ＫΩ〜１ＧΩであるのが好適
である。

【００３０】［実験例３］次に「図７」に示す帯電装置
について説明する。図において、像担持体２には、金属
などの導電性支持部材４ａに導電性接着剤４ｃによって
接着された導電性の帯電ブレード４ｂが当接乃至近接配
置してあり、電源３によって帯電バイアスが印加される
ものとする。図示のように、帯電ブレードを像担持体２
に接触させたときの帯電開始電圧Ｖ_THは−５５０Ｖであ
った。

【００３１】このような装置により、前記「図１」に示
す装置について説明した条件（段落「００２４」参照）
と同様の条件で画出ししたところサイクルマークや斑点
状の黒点の発生はみられなかった。

【００３２】［実験例４］前記「図１」に示す装置の帯
電ローラの代わりに前記帯電ブレードを用い、全波整流
したバイアスを前述の場合（段落「００２６」参照）と
同様の条件で画出しを行ったが、この場合にもサイクル
マークや斑点状の黒点の発生はみられなかった。

【００３３】次に直流バイアスのみの場合に生ずる帯電
ムラの阻止に関する実施態様について説明する。

【００３４】像担持体に当接ないしは近接して配置した
帯電ローラ等の帯電部材に、直流バイアスのみを印加し
た場合にも帯電ムラが発生し、これが画像上に微小な斑
点として表れることはすでに説述した。

【００３５】「図８」はこのような事態を回避するため
の帯電装置の構成を略示する実施例の側面図であって、
図示の装置では、像担持体２の回転方向に沿って２個の
帯電ローラ１ー１、１ー２が配置してあり、夫々直流電
源３ー１，３ー２に接続してある。

【００３６】上流側の帯電ローラ１ー１には像担持体を
帯電させる電界が形成されるような極性の直流ス電圧Ｖ
₁ を、また下流側の帯電ローラ１ー２には前記とは逆極
性の直流電圧Ｖ₂ を夫々印加する。さらにこれらバイア
ス電圧間には、Ｖ₁ ＝Ｖ_D ＋Ｖ_TH＋Ｖα （１）Ｖ₂ ＝Ｖ_D −（Ｖ_TH＋Ｖα）（２）ここで、Ｖ_D ；像担持体の所定表面電位Ｖ_TH；帯電開始電圧Ｖα；過剰電圧のような関係をもたせるものとする。

【００３７】このような条件で帯電処理を行うと、上流
側の帯電ローラ１ー１によって像担持体面が所定電位以
上に帯電された後、下流側の帯電ローラによって前記と
逆極性の電圧が印加されるので、過剰に帯電した部分が
引き戻されて全体として所定の電位に均一に帯電され
る。

【００３８】電圧Ｖ₁ が印加された帯電ローラ１ー１に
よって帯電された像担持体２表面電位に対して帯電ロー
ラ１ー２によって逆極性の電圧Ｖ₂ が印加されると、像
担持体表面電位と印加電圧Ｖ₂ の差が帯電開始電圧Ｖ_TH
を越えるので、像担持体表面の過剰電荷が帯電ローラ１
ー２側に逆転移する。帯電ローラと像担持体間の電荷の
転移、逆転移がいずれもＶ_THの閾値を有して行われると
いうことは、電荷の転移が両者間の空隙間電圧によって
決定されることから、方向的に等価と考えられる。さら
に、両者間の電圧の極性の相違による静電的な力が逆転
移を誘発する傾向にあると考えられる。

【００３９】前記「図８」に示す装置では、像担持体に
ＯＰＣ感光体を用いており、帯電ローラによる帯電開始
電圧は−５５０Ｖであった。そこで像担持体表面電位を
所定電位Ｖ_D （−５５０Ｖ）に帯電させるために、前記
の式（１）、（２）から帯電ローラ１ー１、１ー２に印
加する電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ を決定する。

【００４０】実施例１として、Ｖ_D ＝−５５０Ｖ、Ｖ_TH
＝−５５０Ｖ、Ｖα＝−３００Ｖとして、Ｖ₁ ＝−１４
００Ｖ、Ｖ₂ ＝３００Ｖに設定した。このような条件で
作成したプリント画像には帯電ムラは殆どみられなかっ
た。このときのプロセススピードは２４ｍｍ／ｓｅｃで
あった。

【００４１】「図９」は他の実施例を示す帯電装置の概
略側面図であって、帯電部材として３個の帯電ローラ１
ー１、１ー２、１ー３をそなえ、これらがそれぞれ電源
３ー１、３ー２、３ー３に接続してある。このような装
置で、帯電ローラ１ー１、１ー３には像担持体を帯電さ
せる極性の電圧Ｖ₁ を印加し、帯電ローラ１ー２にはそ
れと逆極性の電圧Ｖ₂ を印加した。この場合の電圧Ｖ₁
およびｖ₂ は前記「図８」の装置の場合と同様とした。
この場合もプロセススピードは２４ｍｍ／ｓｅｃとし
た。そしてこの装置で画出ししたプリント画像にも帯電
ムラは殆どみられなかった。

【００４２】「図１０」はさらに他の実施例を示す帯電
装置の概略側面図であって、この装置では帯電部材とし
て４個の帯電ローラ１ー１乃至１ー４を具備し、それぞ
れ電源３ー１乃至３ー４に接続してある。各帯電ローラ
１ー１及び１ー３に対しては像担持体を帯電させる極性
の電圧Ｖ₁ が、また帯電ローラ１ー２及び１ー４にはこ
れと反対極性の電圧Ｖ₂ を印加するものとし、これらの
値は前記実施例１の場合と同様とした。またプロセスス
ピードは２４ｍｍ／ｓｅｃであった。

【００４３】この場合にも作成したプリント画像には帯
電ムラはみられなかった。

【００４４】前記「図７」に示すような、帯電ブレード
を利用する帯電装置において、ブレードを該装置のよう
に２個設け、印加電圧等は該実施例装置の場合と同様と
した。このような構成の場合にも、プリント画像には殆
ど帯電ムラの発生がないことを確認した。

【００４５】前記「図９」に示すような３個の帯電ロー
ラを備えた帯電装置においてねこれら帯電ローラの代わ
りに帯電ブレードを配設し、帯電条件は「図９」の場合
と同様にして画出しを行ったところ、プリント画像には
殆ど帯電ムラは見られなかった。

【００４６】前記「図１０」に示した装置で、４個の帯
電ローラの代わりに帯電ブレードを装着し、その他の条
件は「図１０」の場合と同様にして画出しを行ったが、
この場合にも帯電ムラが殆ど見られないことを確認し
た。

【００４７】以上帯電部材として帯電ローラ、帯電ブレ
ードを用いた場合について述べたが、これまで述べたす
べての場合において、帯電部材がこれらに限定されるも
のではなく、ブラシ状、ブロック状などの帯電部材を用
いても同様の作用効果を得られる。

【００４８】以上の実施例に対する比較例１として、前
記「図１１」に示したような帯電装置を用い、帯電ロー
ラ１に直流電圧Ｖ_DC＝−１１００Ｖを印加し、プロセス
スピード２４ｍｍ／ｓｅｃで画出ししたところ、プリン
ト画像には微小な斑点状の帯電ムラが多数発生した。

【００４９】前記「図８」に示す装置の比較例として、
該装置の帯電ローラ１ー２にも像担持体を帯電させる極
性の電圧Ｖ₃ ＝−１１００Ｖを印加し、その他は該装置
と同様の条件で画出しを行った。この場合にもプリント
画像上に多数の斑点状の帯電ムラの発生がみられた。

【００５０】前記「図９」に示す装置の比較例として、
該図の装置の帯電ローラ１ー２に像担持体を帯電させる
極性の電圧Ｖ₃ （＝−１１００Ｖ）を印加したほかは該
装置と同様の条件で画出しを行ったところ、プリント画
像には微小な斑点状の帯電ムラが多数発生した。

【００５１】前記「図１０」に示す装置と比較するた
め、該図の装置の帯電ローラ１ー２、１ー４に像担持体
を帯電させる極性の電圧ｖ₃ （＝−１１００Ｖ）を印加
したほかは該装置と同様の条件で画出しを行ったとこ
ろ、プリント画像には微小な斑点状の帯電ムラが多数発
生した。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるとき
は、像担持体と、これに当接ないしは近接配置した接触
型の帯電部材を備えた画像形成装置において、付与する
振動電界による被帯電面に発生するサイクルマーク、帯
電部材自体の抵抗ムラによる斑点状の帯電ムラを有効に
除去でき、良質の画像を得るのに顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す帯電装置の概略側面図

【図２】同上に印加するバイアス電圧の波形

【図３】同上装置における抵抗測定手段を示す概略斜視
図

【図４】同上装置の効果を示す表

【図５】他の実施態様を示す帯電装置の概略側面図

【図６】

【図７】及び

【図８】それぞれさらに他の実施態様を示す帯電装置の
概略側面図

【図９】公知の帯電装置の概略側面図

【図１０】像担持体表面に帯電ムラが発生することを説
明するグラフの概形

【符号の説明】

１帯電ローラ１ａ芯金１ｂ導電性弾性層１ｃばね１ｄ接点ばね２像担持体３電源３ａ交流電源３ｂ整流器３ｃ直流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤尚代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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電面に当接ないしは近接配置した帯電
部材に電圧を印加して被帯電面帯電させる帯電方法にお
いて、被帯電面の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電
圧を有し、被帯電面を帯電させる方向に整流された交流
電圧を重畳して印加する帯電方法。
【請求項２】印加する交流電圧が全波整流波である「請
求項１」記載の帯電方法。
【請求項３】印加交流電圧に直流電圧を重畳して印加す
る「請求項１」乃至「請求項２」のいずれか記載の帯電
方法。
【請求項４】被帯電面に当接ないしは近接配置した帯電
部材に電圧を印加して被帯電面を帯電させる帯電方法に
おいて、被帯電面の走行方向に複数の帯電部材を該被帯
電面に当接ないしは近接配置し、少なくとも最下流の帯
電部材に被帯電面を帯電させる極性とは反対極性の電圧
を印加する帯電方法。
【請求項５】被帯電面に沿って配置された帯電部材の上
流側の帯電部材の一つに印加する被帯電面を帯電させる
極性の電圧としては、所定の被帯電面電位に、帯電開始
電圧と適宜の過剰電圧を加えた電圧とし、それよりも下
流側の帯電部材に印加する被帯電面を帯電させる極性と
反対極性の電圧は所定の被帯電面電圧から、帯電開始電
圧と前記過剰電圧の和を減じた電圧とした「請求項４」
記載の帯電方法。
【請求項６】被帯電面が像担持体の感光面であり、帯電
部材が帯電ローラ、帯電ブレード、帯電ブラシ、帯電ブ
ロックから選択された部材である「請求項１」乃至「請
求項５」のいずれか記載の帯電装置または帯電方法。