JPH06337571A

JPH06337571A - 帯電装置

Info

Publication number: JPH06337571A
Application number: JP12927093A
Authority: JP
Inventors: Masanori Matsuda; 政準松田; Kenji Hori; 健志堀; Akinori Nishida; 昭憲西田; Eiji Goto; 英治後藤
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 1994-12-06

Abstract

(57)【要約】【構成】導電性材料から成るブラシローラを内蔵し、且
つ該ブラシローラによって回転可能に保持された可撓性
材料から成る円筒状の導電性ローラ１３を用い、これに
電圧を印加して被帯電体と物理的に接触させて被帯電体
を帯電させる主帯電装置２に、被帯電体表面に当接する
導電性弾性体１１から成るプレ帯電装置１を前記主帯電
装置２の上流側に設置して成る帯電装置であって、被帯
電体の帯電の開始電圧の２倍以上の電圧を印加して、被
帯電体を主帯電に先立って予め帯電させる。【効果】主帯電に用いる導電性ローラ表面に局部的に高
電圧の部分が生じている場合にも、最終的に被帯電体は
帯電ムラを生じることなく均一且つ一様に帯電すること
ができ、これにより良好な画像形成を行うことが可能に
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯電装置に関するもの
で、より詳細には感光体の帯電ムラの発生が有効に防止
された帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置において静電潜像の形成に
は、感光体表面を一様に帯電し、帯電後の感光体を直像
露光するシステムが採用されている。感光体等の被帯電
体の帯電には従来コロナワイヤーが広く用いられていた
が、コロナ帯電にはコロナ発生のための高電圧発生装置
が必要でありコストが高くつくこと、及びコロナ放電に
際してオゾン等の有害成分が発生するという問題があっ
た。またコロナ放電を用いない、ブラシ帯電、導電性ロ
ーラを使用する方式等は、前者ではブラシと感光体との
接触が点接触となるため帯電されない部分が発生すし、
帯電が不均一になるという欠点であり、後者では感光体
表面に凹凸があったり、ゴミ、紙粉、トナー等が付着し
ているとやはり均一に帯電を行うことができず、またロ
ーラに高い圧力を印加すると感光体の摩耗が著しくなる
と言う欠点を有していた。

【０００３】帯電装置におけるこのような問題を解決す
るために、本出願人により導電性ブラシローラを内蔵
し、該ブラシローラによって回転可能に保持された円筒
状の導電性可撓性層から成る接触帯電用ローラを使用
し、前記ブラシローラに直流バイアス電圧を印加して導
電性可撓性層をブラシローラの押圧により感光体表面に
接触させて感光体表面の帯電を行う帯電装置が提案され
ている（特願平５−４５５４９号）。

【０００４】この帯電装置は、高い圧力を与えずに被帯
電体に接触するため、被帯電体の損耗を有効に防止でき
ると共に、導電性シートが可撓性で変形自在であるので
被帯電体表面に凹凸があっても全表面と一様に接触する
ことができ、被帯電体を均一且つ一様に帯電させること
ができる点において、非常に有利な帯電装置である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの帯電
装置においては、可撓性層に導電性を付与するために、
可撓性樹脂中にカーボン等の導電性粉末を分散させてい
る。このため、分散の程度によっては点状に導電性の高
い部分が生じることがある。一方導電性可撓性層によっ
て与えられる電圧は微小な放電によるものであるため、
導電性可撓性層に点状に存在する導電性の高い部分のみ
が高電位になるため、被帯電体に帯電ムラが生じてしま
うという問題を生じることがあった。特に可撓性層の表
面抵抗が低い場合にはこうした帯電ムラが生じ易かっ
た。従って本発明の目的は、上記帯電装置における欠点
である帯電ムラを有効に防止した帯電装置を提供するに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、導電性
材料から成るブラシローラを内蔵し、且つ該ブラシロー
ラによって回転可能に保持された可撓性材料から成る円
筒状の導電性ローラを用い、これに電圧を印加して被帯
電体と物理的に接触させて被帯電体を帯電させる帯電装
置において、前記導電性ローラの上流側に、被帯電体の
帯電開始電圧の２倍以上の電圧を印加した導電性弾性体
を被帯電体表面に当接するように設置することを特徴と
する帯電装置が提供される。

【０００７】

【作用】前述した通り、導電性ローラを用いた接触帯電
機構は、導電性ブラシにより印加される小さな圧力によ
って被帯電体と導電性ローラを接触させる、微小な放電
による帯電であるため、導電性ローラの導電性材料が存
在する部分に対応する被帯電体表面に点状の高電位部分
が発生し、帯電ムラが生じてしまう。本発明において
は、このような導電性ローラを用いて感光体等の被帯電
体の帯電を行う主帯電の前に、予め被帯電体を帯電して
おくプレ帯電を行うことにより、主帯電に用いる導電性
ローラ表面に局部的に高電圧の部分が生じている場合に
も、最終的に被帯電体は帯電ムラを生じることなく均一
且つ一様に帯電することができ、これにより良好な画像
形成を行うことが可能となるのである。

【０００８】

【発明の好適態様】本発明の帯電装置の一例を電子写真
複写装置に応用した例を示す図１においてプレ帯電装置
１及び主帯電装置２から成る本発明の帯電装置３は、電
子写真感光層（被帯電体）４を備えた回転ドラム５の周
囲に、矢印で示すドラム５の回転方向に上流側からプレ
帯電装置１、次いで主帯電装置２が位置するように配置
されている。更に帯電装置３の下流側に画像露光機構
６、現像機構７、トナー転写機構８、クリーニング機構
９及び露光除電機構１０が順次配置されている。

【０００９】プレ帯電装置１においては、シート形状の
導電性弾性体１１に直流電源１２ａ及び交流電圧１２ｂ
がスイッチを介して接続され、また導電性弾性体１１の
一辺は一定の圧力で感光体ドラム５に当接するように配
置されており、直流電源１２ａ（又は交流電源１２ｂ）
から導電性弾性体１１と感光体４の間に直流（交流）バ
イアス電圧が印加されると感光体表面のプレ帯電が行わ
れる。プレ帯電が行われた感光体４は、その回転に従っ
て次いで主帯電装置２によって帯電される。

【００１０】主帯電装置２の一例を説明するための図２
において、主帯電装置２の帯電部材１３は概略的に言っ
て、その断面図（ａ）から明らかなように可撓性の中空
導電性ローラ１４と、この可撓性ローラ１４内に同軸に
しかも相互に回転可能に設けられたブラシローラ１５と
から成っている。また断面図（ｂ）からブラシローラ１
５は、駆動軸１６とこの軸に植毛されたブラシ１７とか
ら成っている。中空導電性ローラ１４は、両端に剛性の
あるエンド１８を有しており、このエンド１８は大径部
１９と大径部からテーパ状に絞られた小径部２０とを備
えており、小径部２０には駆動ギヤ２１が固着されてい
る。またエンド１８の中心には、これを貫通する穴２２
が設けられており、この穴２２をブラシローラの駆動軸
１６が貫通して、エンド１８の外方に延びている。この
エンド１８とブラシ駆動軸１６との間には、両者の相対
的回転を可能にする軸受２３が設けられている。可撓性
中空ローラ１４はエンド１８の大径部１９の外周で支持
されており、その端部は締結部材２４によりエンド１８
の小径部８に固定されている。

【００１１】可撓性中空ローラ１４の内面はその内部に
収容されたブラシ１７と当接して、ブラシ１７により支
持される状態になっている。エンド１８の大径部１９は
その周囲の可撓性ローラを介して被帯電体（図示せず）
への当接部分２５となるが、これら当接部分２５，２５
間で可撓性中空ローラ１４はブラシで支持されて当接部
分２５，２５の外径よりも若干径が増大した状態となっ
ている。更に可撓性中空ローラ１４を正しく位置決めす
るために、ブラシ１７の端部２６とエンド１８の内側端
部２７との間には、押しスプリング２８，２８が設けら
れ、可撓性導電性中空ローラ１４に軸方向への若干のテ
ンションを付与している。この主帯電装置２は、スプリ
ング等の手段で感光体ドラム４に一定の圧力で当接され
る。また可撓性中空導電性ローラ１４は感光体ドラム４
と同期した速度で駆動され、一方ブラシローラ１５はそ
の駆動軸１６を介して中空導電性ローラ１４とは異なっ
た速度で駆動させる。また駆動軸１６は機枠や駆動系か
ら電気的に絶縁された状態にあり、集電子（図示せ
ず）、配線２９、スイッチ３０を介して直流電源１２ａ
または交流電源１２ｂに接続されている。

【００１２】本発明の主帯電装置２は、感光層４の帯電
が感光層４を摩耗することなく一様に行われるので、画
像露光により高いコントラストでしかも乱れのない静電
潜像を形成することができる。しかも主帯電に先立って
プレ帯電装置１により感光層４が一定電圧に帯電されて
いるため、可撓性中空ローラ１４に点状の高電圧部分が
生じていたとしても、一様且つ均一な帯電を行うことが
できるのである。

【００１３】（プレ帯電装置）プレ帯電装置に用いられ
る導電性弾性体としては、各種導電剤を配合した樹脂乃
至ゴムが使用される。樹脂としては、ポリエステル系エ
ラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン
系エラストマー、軟質塩化ビニル樹脂、スチレン−ブタ
ジエン、スチレン・ブロック共重合体エラストマー、ア
クリル系エラストマー等の各種熱可撓性エラストマーが
好適に使用されが、他にナイロン６、ナイロン６，６、
ナイロン６−ナイロン６，６共重合体、ナイロン６，６
−ナイロン６，１０共重合体やメトキシメチル化ナイロ
ン等のアルコキシメチル化ナイロンの如きポリアミド、
コポリアミド或いはそれらの変性体も使用される。勿
論、使用する樹脂は上に例示したものに限定されず、例
えばシリコーン樹脂、ポリビニルブチラール等のアセタ
ール樹脂、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合
体、アイオノマー等も使用できる。ゴムとしては、天然
ゴム、ブタジエンステレオラバー、スチレン・ブタジエ
ンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−プロピ
レン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−非共役ジエ
ン共重合体ゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、シリ
コーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム等を挙げるこ
とができる。

【００１４】導電剤としては、導電性カーボンブラック
や、銀、金、銅、黄銅、ニッケル、アルミニウム、ステ
ンレススチール等の金属粉や酸化スズ系導電剤等の粉末
導電剤を用いることができ、他に非イオン系、陰イオン
系、陽イオン系、両性系等の有機導電剤や有機スズ系導
電剤を用いることもできる。導電性の樹脂乃至ゴムは、
一般的にいってその電気抵抗（固有抵抗）が１０²乃至
１０⁸Ωcm、特に１０²乃至１０⁶Ωcmの範囲にあるのが
好ましい。導電剤は、導電剤の種類によっても相違する
が、樹脂乃至ゴム１００重量部に、１乃至６０重量部、
特に５乃至５０重量部の量の範囲で配合し、上記抵抗値
が得られるようにする。

【００１５】導電性弾性体は、単層の素材から成ってい
てもよいし、また積層或いは複層の素材から成っていて
もよい。導電性弾性体の被帯電体と接触する先端部を、
高抵抗の層で形成すると、感光層の表面に導電性のキズ
或いは突起等が存在しても、放電等のリークを防止する
のに有効である。この高抵抗層の固有抵抗は１０⁸乃至
１０¹³Ωcm、特に１０⁹乃至１０¹²Ωcmの範囲にあるの
がよく、その厚みは５乃至６０μｍの範囲にあるのがよ
い。電気抵抗の調節は、樹脂或いはゴムに配合する導電
剤の配合量を調節することにより容易に行うことができ
る。高抵抗層として、フッ素の樹脂乃至ゴム、例えばポ
リフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキ
サフルオロプロピレン、共重合体（ＰＴＦＥ・ＨＦ
Ｐ）、パーフルオロアルコキシ系フッ素樹脂等を使用す
ると、これらの樹脂が不活性でしかも摩擦係数が小さい
ため、感光体の寿命や可撓性導電性シートの寿命の点で
大きなメリットがある。金属箔を使用する場合には高抵
抗層の被覆乃至積層が特に推奨される。高抵抗層の形成
はコーティングや同時積層押出等により行われる。

【００１６】導電性弾性体の形状は、被帯電体の表面に
圧接される先端部を有し、被帯電体に損傷を与えない限
り種々の形状を採用できるが、特にシート状であること
が好ましい。シートの厚みは一般に０．０５乃至２mm、
特に０．１乃至１mmの範囲にあることが、被帯電体の刷
傷を防止する点及び帯電性能の点から好ましい。前述し
た通りプレ帯電においては、導電性弾性体の印加電圧を
被帯電体の帯電開始電圧の２倍以上、特に２．５乃至３
倍とすることが好ましい。２倍以下では、主帯電におい
て生じる局部的な電位差を十分に解消することが困難と
なる。上限については、使用する感光体の種類や膜圧に
よっても相違するが、３倍を超える場合においては、常
温下では問題がないにしても使用する環境の湿度が高く
なってきた場合、例えば７０％を超えるような場合に
は、放電現象によって感光体に電荷のリークが生じ、感
光体を痛める場合がある。また導電性弾性体と被帯電体
との接触圧が、線圧として一般に１乃至１０ｇ／cmの範
囲にあるのが好ましい。

【００１７】（主帯電装置）主帯電装置における、中空
導電性ローラは、可撓性の導電性シートを用いることが
できる。可撓性の導電性シートとは、これ自体が導電性
であり、且つ可撓性を有するという条件を満たす限り任
意の材料が使用される。例えば、前述した導電性の樹脂
乃至ゴム、或いは箔のような金属或いは金属と樹脂乃至
ゴムとの積層体から成ることができる。またシート内に
分散される導電剤は任意のものを使用することができる
が、例えば前述した導電剤を使用することができる。導
電性粒子は、導電性の樹脂乃至ゴム中にチェーンストラ
クチュアを形成しているほうがより高い導電性が得られ
るが、この場合には、ムラ帯電、すなわち点状の高電位
部の発生を生じる傾向があるので、導電性粒子は樹脂乃
至ゴム中に一様且つ微細に分散させることが好ましい。
このためには導電剤配合樹脂乃至ゴムを十分に混練する
ことが重要であるが、例えば樹脂乃至ゴムの少なくとも
一部として酸変性樹脂乃至ゴム、すなわちアクリル酸、
メタクリル酸、無水マレイン酸等のエチレン系不飽和カ
ルボン酸を共重合させた樹脂乃至ゴムを使用するのも有
効である。

【００１８】本発明に用いる導電性樹脂乃至ゴムのシー
トは、これらの柔軟性によっても変化するが、一般に５
０乃至４００μｍ、特に１００乃至３００μｍの厚みを
有することが好ましい。また、その表面は可及的に平滑
であることが好ましく、ＪＩＳＢ０６０１による平均
粗さは５μｍ以下、特に１μｍ以下であることが望まし
い。シームレスチューブ或いはシームレスベルトへの成
形は、リングダイを用いた押出成形で行うこともできる
し、また離型剤を塗布したマンドレル乃至円筒型への樹
脂乃至ゴム粉末の流動浸漬法や、またラテックス、エマ
ルジョン、サスペンジョン或いは溶液の浸漬塗布造膜法
によっても行うことができる。また可撓性の導電性シー
トとしてシームレスの金属箔を用いることもできる。金
属箔としては、ニッケル、アルミニウム、銅、黄銅或い
はスズ等が挙げられ、これらは電鋳法或いは押出により
得られる。金属箔の厚みは２０乃至８０μｍ、特に３０
乃至５０μｍの範囲にあることが望ましい。

【００１９】導電性ローラを形成する可撓性の導電性シ
ートは、単層の素材、また積層或いは複層の素材から成
ることができ、可撓性導電性シートの被帯電体と接触す
る面を、高抵抗の層で形成すると、感光層の表面に導電
性のキズ或いは突起等が存在しても、放電等のリークを
防止するのに有効である。この高抵抗層の固有抵抗は１
０⁸乃至１０¹³Ωcm、特に１０⁹乃至１０¹²Ωcmの範囲に
あるのがよく、その厚みは４０乃至６０μｍの範囲にあ
るのがよく、その他高抵抗層に用い得る樹脂等はプレ帯
電装置の導電性弾性体と同様のものを用いることができ
る。

【００２０】ブラシとしては、導電性ブラシまたは絶縁
性ブラシの何れも使用できる。導電性ブラシは導電性の
有機乃至無機繊維が使用され、体積抵抗率は１０²乃至
１０⁸Ωcm、特に１０³乃至１０⁶Ωcmの範囲にあるもの
が好ましい。繊維の太さは２乃至１０デニール（ｄ）、
特に３乃至６ｄ、繊維長（毛足の長さ）は２乃至７mm、
特に３乃至５mmにあるのがよく、また埴毛密度は１００
００乃至２０００００本／平方インチ、特に３００００
乃至１０００００本／平方インチの範囲にあるのが、ス
ムーズで一様な押圧力を与えるために好ましい。またブ
ラシの先端を丸めておくことが、可撓性導電性シートの
摩耗を抑制する上で好適である。

【００２１】有機の導電性繊維としては、導電剤粒子を
分散させた合成乃至再生繊維が使用され、例えばナイロ
ン６、ナイロン６，６等のポリアミド繊維、ポリエチレ
ンテレフタレート等のポリエステル繊維、アクリル繊
維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、
レーヨン、アセテート等が挙げられる。繊維に導電性を
付与するには、導電剤の配合による方法に限定されず、
繊維表面をメタライズする方法によってもよい。尚、導
電剤としては前述したものが使用される。導電性無機繊
維としては、カーボン繊維が好適に使用されるが、ステ
ンレススチールや黄銅等の金属繊維も使用される。電気
絶縁性ブラシとしては、導電剤が含有されていない点を
除けば、上記の有機繊維が使用される。繊度、繊維長及
び埴毛密度は前述した範囲あることができる。

【００２２】主帯電装置においては、可撓性の導電性ロ
ーラを、被帯電体の移動速度と同期した速度で駆動乃至
従動させると共に、ブラシを導電性ローラとは異なった
速度で駆動させる。ブラシの駆動は、導電性ローラの駆
動方向と同方向でもよいし、反対方向であってもよい。
同方向の場合、一般にローラの移動速度の１．１乃至５
倍、特に１．５乃至３倍の範囲にあるのがよく、反対方
向の場合、ローラの移動速度の１．１乃至３倍、特に
１．５乃至２倍の範囲にあるのが、可撓性導電性シート
と被帯電体表面との接触を一様且つ密実に行う点で望ま
しい。主帯電装置においては、導電性ローラに印加する
帯電電圧は、被帯電体の帯電開始電圧値の１．５乃至
３．５倍、特に２乃至３倍に設定するのがよい。

【００２３】プレ帯電及び主帯電の何れも直流電圧を用
いるのみで、均一でムラのない帯電を行い得るが、一層
ムラのない帯電を行うために、前述した直流電圧に更に
交流電圧を重畳した電圧を印加することもできる。この
ような交流としては、周波数が３００乃至１５００Ｈ
ｚ、特に４００乃至１０００Ｈｚで、ピーク間電圧が上
記直流電圧の２．５乃至４倍、特に２．８乃至３．５倍
の交流電圧を使用することができる。

【００２４】本発明の帯電方法は、複写機、ファクシミ
リ、レーザープリンター等の各種電子写真法を用いる感
光体の帯電に有用であり、ここで感光体としては単層乃
至積層構造の各種感光体、例えばａ−Ｓｉ感光体、セレ
ン感光体、単層又は多層の有機感光体が挙げられる。こ
れらのうちでも有機感光体に対して本発明の給電方法を
適用すると、オゾンやＮＯx の発生がほとんどないた
め、感光体を構成する電荷発生顔料、電荷輸送物質、結
着剤、誘電体等の劣化がなく、その寿命を延長化するこ
とが可能となる。

【００２５】

【実施例】図１に模式的に示した装置と同様の構成から
成る装置を用いて、プレ帯電装置への印加電圧を変化さ
せてプレ帯電の効果を確認する実験を行った。尚、実験
装置の各条件は下記の通りである。プレ帯電装置として
は、ポリウレタン樹脂中にカーボンブラックを含有させ
て成る、電気抵抗が１０³ Ωcmで厚さが１mmの導電性弾
性体を、感光体への接触圧を３ｇ／cmに設定して使用し
た。このプレ帯電装置を感光体として市販のセレン感光
体に接触した時の帯電開始電圧は６００Ｖであった。主
帯電装置としては、表面抵抗が１０² Ωcmのものを使用
し、１５００ｖの直流電圧を帯電電圧として印加し、感
光体表面が８００ｖに印加されるようにした。尚、感光
体の大きさは直径７８mmで、その周速は３１０mm／sec
とした。帯電の均一性を確認する実験としては、上記条
件で感光体を一様に帯電させた後画像露光を行うことな
く、市販の２成分系現像剤で現像し、これを紙に転写し
て、そのときの画像のムラを確認することで行った。結
果を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、導電性材料から成るブ
ラシローラを内蔵し、且つ該ブラシローラによって回転
可能に保持された可撓性材料から成る円筒状の導電性ロ
ーラを用い、これに電圧を印加して被帯電体と物理的に
接触させて被帯電体を帯電させる主帯電装置に、被帯電
体表面に当接する導電性弾性体から成るプレ帯電装置を
組合せ、このプレ帯電装置を前記主帯電装置の上流側に
設置して、被帯電体の帯電の開始電圧の２倍以上の電圧
を印加して、被帯電体を主帯電に先立って予め帯電させ
ておくことにより、主帯電のみを行った場合に生じる点
状高電位部分の発生を有効に防止でき、均一且つ一様な
ムラのない帯電を行うことが可能となり、画像品質の向
上を図ることできた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電装置の一例を電子写真複写装置に
応用した例を示す図である。

【図２】本発明に用いる主帯電装置の一例を示す図であ
る。

【符合の説明】

１プレ帯電装置２主帯電装置３帯電装置４被帯電体６画像露光機構７現像機構８トナー転写機構９クリーニング機構１０露光除電機構１１導電性弾性体１２電源１３主帯電装置の帯電部材１４可撓性ローラ１５ブラシローラ１６駆動軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者後藤英治大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性材料から成るブラシローラを内蔵
し、且つ該ブラシローラによって回転可能に保持された
可撓性材料から成る円筒状の導電性ローラを用い、これ
に電圧を印加して被帯電体と物理的に接触させて被帯電
体を帯電させる帯電装置において、前記導電性ローラの上流側に、被帯電体の帯電の開始電
圧の２倍以上の電圧を印加した導電性弾性体を被帯電体
表面に当接するように設置することを特徴とする帯電装
置。