JPH07114247A

JPH07114247A - 接触帯電装置

Info

Publication number: JPH07114247A
Application number: JP25876893A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Yoshioka; 研二郎吉岡; Eiji Shimura; 英次志村; Takashi Hama; 高志濱; Takehiko Okamura; 岳彦岡村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1995-05-02

Abstract

(57)【要約】【目的】帯電用部材の抵抗の製造ばらつき、環境によ
る変動に対して安定的に被帯電体を帯電することが可能
な接触帯電装置を提供する。【構成】帯電用部材１０は、導電性部材１２として、
フィルムの両端を導電性基体１１で支持し、たわみを持
たせたものである。そして、そのたわみ部が感光体ドラ
ム５０に確実に接触するように、導電性基体１１を固定
し、また、帯電用部材１０の導電性基体１１をスイッチ
１８、外部電源２２を介して接地している。このような
接触帯電装置において、帯電用部材１０の帯電に必要な
電流を流した時の抵抗Ｒ（Ω）が、６≦ｌｏｇ（Ｒ）≦
７．５である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンター、ビデオプ
リンター、ファクシミリ、複写機、ディスプレー等の電
子写真方式を採用した画像形成装置に用いられる帯電装
置に関するものであり、より詳しくは、外部より電圧を
印加した帯電用部材を被帯電体に接触させて、被帯電体
を帯電もしくは除電する接触帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の接触帯電装置は、外部より電圧を
印加した導電性ブラシ、導電性弾性ローラ、導電性ブレ
ード等の帯電用部材を被帯電体である感光体表面に接触
させることで、感光体表面を所望電位に帯電するように
構成されていた。

【０００３】この接触帯電装置で起こる帯電機構として
は、例えば、電子写真学会誌,VOL.27,NO.4,1988,p59〜6
3に記載されているように、a)電荷注入による帯電（直
接的な電荷移動）と、b)放電による帯電と、c)摩擦によ
る帯電とが考えられている。特に、a)、b)の場合の被帯
電体の帯電後の表面電位Ｖｓは、

【０００４】

【数１】

【０００５】で与えられる。ただし、Ｖａは帯電用部材
に印加する電圧、ｔは帯電用部材と被帯電体との接触時
間、ｒは帯電用部材の抵抗、ｃは被帯電体の静電容量、
ｃｇは帯電用部材と被帯電体との空隙の静電容量、Ｖｔ
はパッシェン（Paschen）の法則から導出できる帯電開
始電圧、であり、式(2)のＶｓ、Ｖａ、Ｖｔは同符号で
ある。

【０００６】なお、被帯電体の厚さをｄ（μｍ）、比誘
電率をεとすると帯電開始電圧Ｖｔ（Ｖ）は、

【０００７】

【数２】

【０００８】で与えられる。

【０００９】そして、この種の接触帯電装置を用いて、
安定的に、かつ、ムラ無く被帯電体を帯電させる条件
が、例えば、特開平３−２１７８７１号公報に記載され
ている。

【００１０】この従来例では、帯電用部材を被帯電体に
摺擦する構成で帯電を行う場合において、帯電用部材の
体積抵抗率、表面抵抗率が規定されており、具体的に
は、帯電用部材の体積抵抗率が１０⁹（Ωｃｍ）以下、
当接面の表面抵抗率５×１０⁷（Ω／□）以上であり、
帯電用部材の体積抵抗率の上限は帯電効率、表面抵抗率
の下限は被帯電体である感光体にピンホールが発生しな
い条件とされている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、単に従来の技
術で規定される範囲内の体積抵抗率、表面抵抗率を示す
帯電用部材を用いても、所望の被帯電体の表面電位が得
られない場合があり、また逆に、規定範囲外の体積抵抗
率、表面抵抗率を示す帯電用部材でも、所望の被帯電体
の表面電位が得られる場合があり、単なる帯電用部材の
体積抵抗率、表面抵抗率の規定だけでは、帯電を制御す
ることが困難であった。

【００１２】そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みて
なされたもので、その目的とするところは、電流を規定
した帯電用部材の抵抗を所定の範囲内とすることによ
り、帯電用部材の抵抗の製造ばらつき、環境による変動
に対して安定的に被帯電体を帯電することが可能な接触
帯電装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の接触帯電装置
は、帯電用部材に外部より電圧を印加し、被帯電体を帯
電もしくは除電する接触帯電装置において、前記帯電用
部材が導電性基体と前記導電性基体に支持されるととも
に、前記被帯電体に摺擦する導電性部材とで構成され、
かつ、前記帯電用部材に帯電に必要な電流を流した時の
抵抗Ｒ（Ω）が、６≦ｌｏｇ（Ｒ）≦７．５であること
を特徴とする。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明を詳細に説明
する。

【００１５】まず、本発明に係わる接触帯電装置の概略
断面図を図１に示す。

【００１６】接地された導電性の円筒基体５１の表面に
下引き層５２が形成され、その上に光照射を受けた場合
に抵抗が低下する感光層５３が形成された感光体ドラム
５０が被帯電体として用いられる。本実施例では、感光
体ドラム５０として、６０（ｍｍφ）のアルミニウム製
の円筒基体５１の表面に、厚み７（μｍ）のアルマイト
製の下引き層５２、さらにその上に、厚み１７（μ
ｍ）、比誘電率３．３の感光層５３が形成されたものを
用いた。尚、本実施例の有機感光体は、感光層５３とし
て、電荷発生層上に電荷輸送層を積層した構成を有する
一般的なものである。ただし、本発明はこれに限定され
るものではない。

【００１７】帯電用部材１０は、導電性部材１２とし
て、フィルムを導電性基体１１に接着・接合したもので
ある。具体的には、フィルムの両端を導電性基体１１に
より支持し、フィルムがたわみ部を持つようにした構成
である。そして、そのたわみ部が感光体ドラム５０に確
実に接触するように、導電性基体１１を固定し、また、
帯電用部材１０の導電性基体１１をスイッチ１８、外部
電源２２を介して接地してある。

【００１８】この状態で、図示していない駆動手段によ
って、感光体ドラム５０が矢印ａ方向に回転を開始し、
それと同時もしくは直後に、スイッチ１８を閉じること
で、帯電用部材１０に電圧（もしくは電流）が供給さ
れ、帯電用部材１０の表面から感光体ドラム５０の表面
へと電荷が移動し、感光体ドラム５０を帯電処理するこ
とができる。

【００１９】ここで、導電性基体１１は、鉄、アルミニ
ウム、ステンレス、真鍮等の金属、合金、カーボン分散
樹脂、金属粒子分散樹脂等からなる。導電性部材１２
は、例えば、ナイロン樹脂、オレフィン樹脂、ポリエチ
レンテレフタレート樹脂にカーボンブラックを分散させ
たものから構成される。尚、フィルムは多層構成として
もよく、フィルムの一端のみを支持した構成でもよい。
また、導電性部材１２はブレード形状でもよく、導電性
の繊維からなるブラシでもよい。

【００２０】本実施例では帯電用部材として下記に示す
構成、材質のフィルムで、導電性部材への導電剤の添加
量を変化させて抵抗を変化させたものを用いた。

【００２１】導電性部材１２として有効長２２５（ｍ
ｍ）のフィルムを用い、その両端を導電性基体１１であ
るアルミニウム板で挟んで固定することにより、帯電用
部材１０を構成し、特に、導電性部材１２について、以
下の表１に示す３種類を用いた。

【００２２】

【表１】

【００２３】次に、上記構成の接触帯電装置を用い、抵
抗Ｒの異なる上記帯電用部材により被帯電体の帯電を行
い、帯電用部材の帯電特性を調べた。ただし、本発明に
おいて抵抗Ｒとは帯電に必要な電流を流した時の抵抗で
ある。尚、本実験条件は、以下の表２のようにした。

【００２４】

【表２】

【００２５】本実施例の帯電用部材の帯電特性について
図２に示す。図２において、横軸は帯電用部材の抵抗Ｒ
の対数値ｌｏｇ（Ｒ）（Ω）、縦軸は被帯電体の表面電
位の絶対値｜Ｖｓ｜（Ｖ）である。図中の記号は測定環
境を表し、ＮＮ環境（２０℃、５０％ＲＨ）、ＨＨ環境
（３５℃、６５％ＲＨ）、ＬＬ環境（１０℃、１５％Ｒ
Ｈ）である。

【００２６】図２に示されるように、環境の変動に対し
て帯電用部材の抵抗Ｒ（Ω）を１０⁶乃至３×１０⁷の範
囲内とすることにより、前述の式(2)で示されるような
放電による帯電を行うことができ、安定した被帯電体の
表面電位が得られる。

【００２７】ところが、抵抗Ｒ（Ω）が１０⁶以下で
は、前述の式(1)で示されるような電荷注入による帯電
が行われるため、被帯電体の表面電位は抵抗に依存して
しまい、抵抗が１桁変化すると表面電位は２００（Ｖ）
も変化してしまう。一方、抵抗Ｒ（Ω）が１０⁸以上で
は、帯電に必要な電流の供給が間に合わない、いわゆ
る、時定数遅れと呼ばれる現象により帯電効率が低下
し、被帯電体の表面電位は抵抗に依存し、抵抗が１桁変
化すると表面電位は４００（Ｖ）も変化してしまう。

【００２８】一般に帯電用部材の抵抗の製造ばらつきは
１桁程度あり、徹底した管理を行っても０．５桁に抑え
ることが困難である。したがって、抵抗Ｒ（Ω）が１０
⁶乃至３×１０⁷の範囲では、帯電用部材の抵抗変動に対
して安定した被帯電体の表面電位が得られるため、帯電
用部材の抵抗の製造ばらつきの許容範囲を広くとれ、比
較的製造が容易となり、低コスト化が図れる。ところ
が、抵抗Ｒ（Ω）が１０⁶以下、３×１０⁷以上では、被
帯電体の表面電位は帯電用部材の抵抗変動に依存して安
定しないため、ばらつきのない抵抗の帯電用部材を使用
しなければならないため、帯電用部材の製造が非常に困
難となる。

【００２９】尚、帯電用部材をフィルムもしくはブラシ
で構成することにより、被帯電体の移動に対して安定な
接触ができ、安定な放電による帯電を行うことができ
る。ここで、安定な接触について詳しく説明すると、フ
ィルムもしくはブラシの繊維が被帯電体に引っ張られて
移動しても、それらのたわみにより、常に被帯電体にフ
ィルムもしくはブラシが接触している状態を保てること
である。さらにまた、フィルムもしくはブラシは低い押
圧力で被帯電体との均一な接触が可能であり、被帯電体
との摩擦力を小さくできるため、帯電用部材、及び、感
光体ドラムの摩耗劣化を防止することができる。また、
帯電用部材をブレードで構成する場合は、ブレードのア
スカーＣ硬度を２０乃至９０（゜）、ブレードの被帯電
体への押圧力を線荷重１０乃至１００（ｇ／ｃｍ）、ブ
レードと被帯電体間の摩擦係数を常に０．７以下とする
ことにより、ブレードと被帯電体の接触がより確実にな
り、スティックスリップを起こさずに、安定な放電によ
る帯電が行うことができる。

【００３０】ここで、図２で示した被帯電体の表面電位
Ｖｓの測定方法について説明する。

【００３１】図１に示す接触帯電装置を使用し、帯電用
部材１０の矢印ａ方向の下流に図示していない表面電位
計測手段（例えば、表面電位計モデル３４４、Trek製）
を設置することにより、感光体ドラム５０の表面電位Ｖ
ｓを測定した。尚、感光体ドラムは帯電用部材１０の矢
印ａと逆方向の上流に設置された図示していない光源か
ら照射される除電光によって、表面電位が初期化（表面
電位〜０Ｖ）される。また、表面電位計測手段、もしく
は、光源を、各々の位置と感光体ドラム５０の中心と帯
電用部材１０とのなす角が３０゜となるように設置し
た。

【００３２】さて、ここで図２で示した帯電用部材の抵
抗の測定方法を説明する。

【００３３】図１に示す接触帯電装置において、感光体
ドラム５０を同一形状の導電性の円筒電極に変えた以外
は、円筒電極の表面移動速度、帯電用部材１０の円筒電
極への押圧力等は全て図１、並びに、前述の実験条件と
同一として、感光体ドラム５０を所定表面電位に帯電す
るために必要な電流と同一の電流を帯電用部材１０に流
した時の帯電用部材１０と円筒電極との間の電圧を測定
することにより、帯電用部材の抵抗を求めた。この測定
方法の最も重要な点は、帯電に必要な電流を帯電用部材
１０に流して帯電用部材の抵抗を求めることにある。

【００３４】尚、帯電に必要な電流は、実際に帯電時の
電流値を測定するか、もしくは、以下に示す式(4)によ
り求められる。

【００３５】Ｉ＝ε・εo・Ｌ・ｖｐ・Ｖｓ／ｄ…(4) ここで、Ｉ（μＡ）は所定表面電位Ｖｓ（Ｖ）に帯電す
るために必要な電流、Ｌ（ｃｍ）は帯電用部材１０の有
効長、ｄ（μｍ）は感光層５３の厚み、εは感光層５３
の比誘電率、ｖｐ（ｃｍ／ｓｅｃ）は感光体ドラム５０
の表面移動速度、εo（Ｆ／ｃｍ）は真空の誘電率であ
る。ちなみに、本実施例においては、感光体ドラムを表
面電位Ｖｓ＝−６００（Ｖ）に帯電するのに必要な電流
はＩ＝−６（μＡ）であった。

【００３６】上記より、明かなように、本発明における
帯電用部材の抵抗は、実際の帯電時の状態を反映するも
のであり、単なる帯電用部材の体積抵抗率とは異なるも
のである。

【００３７】詳細に説明すると、帯電用部材の抵抗は電
流に依存し、一般に、電流が１桁変化すると、抵抗は
０．７桁も変化する。さらにまた、帯電用部材は被帯電
体と接触しているため、実際の帯電時の帯電用部材の抵
抗は、電気的な接触抵抗を含み、なおかつ、帯電用部材
と被帯電体との接触面積、及び、帯電用部材の変形具合
に依存する。例えば、被帯電体の移動速度を２倍にし
て、帯電用部材と被帯電体との接触状態、帯電用部材の
変形具合を変化させると、抵抗は０．５乃至１桁も変化
する。よって、帯電用部材に帯電に必要な電流を流し、
かつ、帯電用部材と電極との接触状態を被帯電体とのも
のと同一にして測定した抵抗が、実際の帯電時の状態を
反映する。

【００３８】次に、本発明の接触帯電装置を用いて安定
な帯電を行うことにより、ムラ無く被帯電体を帯電でき
ることを実験例に示す。

【００３９】（実験例）本発明の接触帯電装置を電子写
真方式の画像形成装置に組み込み、画像形成を行い、画
像濃度、画像ムラ、白地汚れを評価することにより、ム
ラ無く被帯電体を帯電できるかどうかを調べた。なお、
白地汚れとは、画像形成された記録紙の非画像部分に若
干のトナー粒子が付着して汚れることである。

【００４０】表３に、各環境下における、各フィルムの
抵抗Ｒ（Ω）と表面電位の絶対値｜Ｖｓ｜（Ｖ）、画像
濃度、画像ムラ、白地汚れの評価を示す。

【００４１】

【表３】

【００４２】以下、画像形成条件について述べる。

【００４３】調べた環境はＮＮ環境（２０℃、５０％Ｒ
Ｈ）、ＨＨ環境（３５℃、６５％ＲＨ）、ＬＬ環境（１
０℃、１５％ＲＨ）の３水準である。帯電用部材として
用意したフィルム、接触帯電装置の条件は図２に示すも
のと同一である。

【００４４】画像形成方法について説明すると、図３に
示す画像形成装置の概略断面図において、画像形成開始
信号を受けて、感光体ドラム５０が矢印ｃ方向に回転を
開始し、接触帯電装置３０により所定電位に帯電され、
図示していない露光手段から光３１が射出されることに
より静電潜像が描き込まれ、現像手段３２により静電潜
像に応じたトナー画像が感光体ドラム５０上に形成され
る。感光体ドラム５０上のトナー画像は、転写手段３４
により、図示していない搬送手段で矢印ｄ方向に送られ
てきた記録紙３３に転写され、トナー画像が転写された
記録紙３３は、図示していない定着手段に送られて定着
され、所望の画像を得る。一方、転写後の感光体ドラム
５０上の残留トナーはクリーニング手段３５により回収
され、その後、感光体ドラム５０上の残留電荷は除電手
段３６により除去され、画像形成装置の一連の動作は終
了する。なお、現像手段３２として、１成分圧接現像方
式の現像器を使用した。

【００４５】以上の画像形成条件で表３を求めた。

【００４６】表３に示すように、環境の変動に対する抵
抗Ｒ（Ω）が５×１０⁵乃至１０⁸、望ましくは、１０⁶
乃至３×１０⁷の範囲内である帯電用部材を用いること
により、画像ムラが無く、かつ、良好な画像濃度が得ら
れる。また、環境の変動に対する抵抗Ｒ（Ω）が４×１
０⁵乃至１０⁸、望ましくは、５×１０⁵乃至１０⁸の範囲
内である帯電用部材を用いることにより、白地汚れの無
い画像が得られる。よって、例えばフィルムＡ−２、Ａ
−３、Ｃ−２、Ｃ−３のように、環境の変動に対する抵
抗Ｒ（Ω）が５×１０⁵乃至１０⁸、望ましくは、１０⁶
乃至３×１０⁷の範囲内である帯電用部材を用いること
により、ムラの無い、画像濃度の良好な、かつ、白地汚
れの無い画像が得られる。

【００４７】ところが、帯電用部材の抵抗Ｒ（Ω）が、
１０⁶以下では被帯電体の表面電位が所望以上となるこ
とにより画像濃度が薄くなり、５×１０⁵以下では実用
不可能となる。また、３×１０⁷以上では被帯電体の表
面電位が所望以下となることにより画像濃度が濃くな
り、１０⁸以上では実用不可能となる。さらに、抵抗Ｒ
（Ω）が、１０⁶以下、もしくは、３×１０⁷以上では、
被帯電体の表面電位が帯電用部材の抵抗に依存するた
め、帯電用部材の導電性弾性体の抵抗ムラによる画像ム
ラが生じ、５×１０⁵以下、もしくは、１０⁸以上では実
用不可能となる。また、乃至１０⁸、抵抗Ｒ（Ω）が４
×１０⁵以下では被帯電体の表面電位が所望以上となる
ことにより、表面電位に対して逆極性に帯電したトナー
が付着しやすくなり、白地汚れが増加し、１０⁵以下で
は実用不可能となる。また、１０⁸以上では被帯電体の
表面電位が所望以下となることにより、トナーが付着し
やすくなり、白地汚れが増加し、２×１０⁸以上では実
用不可能となる。

【００４８】尚、本発明の接触帯電装置は被帯電体の表
面速度を変えても同様の効果が得られる。また、帯電用
部材に直流電圧に交流電圧を重畳したものを帯電用部材
に印加しても同様の効果が得られる。ただし、その場合
の抵抗Ｒは、帯電に必要な電流の平均値を帯電用部材に
印加して測定される。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、帯
電用部材に外部より電圧を印加し、被帯電体を帯電もし
くは除電する接触帯電装置において、前記帯電用部材が
導電性基体と前記導電性基体に支持されるとともに、前
記被帯電体に摺擦する導電性部材とで構成され、かつ、
前記帯電用部材に帯電に必要な電流を流した時の抵抗Ｒ
（Ω）を、６≦ｌｏｇ（Ｒ）≦７．５としたので、帯電用部材の抵抗の製造ばらつき、環境に
よる変動に対して安定的に被帯電体を帯電可能な接触帯
電装置を提供できた。

【００５０】また、帯電用部材の抵抗のムラ、ばらつき
の許容範囲を広くとれ、比較的製造容易な帯電用部材で
構成可能としたことにより低コストの接触帯電装置を提
供できた。

【００５１】また、本発明の接触帯電装置を画像形成装
置に搭載したことにより、環境の変動に対して良好な画
質が得られる画像形成装置を提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる接触帯電装置の概略断面図。

【図２】本発明の実施例における帯電用部材の抵抗と
被帯電体の表面電位の関係を示した図。

【図３】本発明に係わる接触帯電装置を搭載した画像
形成装置の概略断面図。

【符号の説明】

１０…帯電用部材１１…導電性基体１２…導電性部材１７…押圧手段１８…スイッチ２２…外部電源５０…感光体ドラム５１…円筒基体５２…下引き層５３…感光層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡村岳彦長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電用部材に外部より電圧を印加し、被
帯電体を帯電もしくは除電する接触帯電装置において、
前記帯電用部材が導電性基体と前記導電性基体に支持さ
れるとともに、前記被帯電体に摺擦する導電性部材とで
構成され、かつ、前記帯電用部材に帯電に必要な電流を
流した時の抵抗Ｒ（Ω）が、６≦ｌｏｇ（Ｒ）≦７．５であることを特徴とする接触帯電装置。
【請求項２】前記帯電用部材の導電性部材がフィルム
またはブレードまたはブラシであることを特徴とする請
求項１記載の接触帯電装置。