JPH03174563A - 帯電線材及びその帯電線材を用いた帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接さ
せて被帯電体面を所定の電位に帯電処理（除電処理も含
む、以下同じ）する接触帯電手段の帯電部材としての帯
電線材及びその帯電線材を用いた帯電装置に間する。

（従来の技術） 例えば、電子写真袋ｒａ（複写機・レーザーど一ムプリ
ンタなど）・静電記録装置！を等の画像形成装置に於て
、感光体・誘電体等の被帯電体としての像担持体面を帯
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
ｔこ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、コロナ放電により好ましくない
オゾンが比較的多く発生するなどの問題点を有している
。

このようなコロナ放電装置に対しで、前記のように電圧
を印加した帯電部材を被帯電体に接触させで被帯電体面
を帯電処理する接触帯電手段は、電源の低圧化が図れ、
オゾンの発生をみても極々微量である等の長所を有して
いることから、例えば画像形成装置に於て感光体・誘電
体等の像担持体、その他の被帯電体面を帯電処理する、
コロナ放電装置に代わる手段装置として注目され、その
実用化研究が進められでいる（特開昭５７−１７８２６
７・５６−１０４３５１・５８−４０５６６・５８−１
３９１５６・５日−１５０９７５号公報等）。

本出願人も、均一な帯電処理等を目的としで、帯電部材
に対して、直流電圧と、被帯電体の帯電開始電圧の２倍
以上のピーク間電圧を有する振動電圧（時間とともに電
圧値が周期的に変化する電圧）を印加することを基本と
する接触帯電方法ないしは装置など数多くの提案を行な
っている（特開昭６３−１４９６６８・１４９６６９号
公報等）。

帯電部材は一般にローラ型もしくはブレード型の構成の
ものが用いられでいる。

第１１図は像担持体の帯電処理手段としてローラ型の接
触帯電部材を使用した画像形成装置の一例の概略構成を
示しでいる０本例の画像形成装置は転写方式の電子写真
装置（複写機、レーザービームプリンタなど）である。

１は被帯電体としての回転ドラム型の電子写真感光体（
以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所
定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され
る。

２は帯電ローラであり、鉄・ステンレススチール（ＳＵ
Ｓ）等の導電性芯金２８と、その外周をローラ状に被覆
させて設けた、カーボンを含んだＥＰＤＭ等の導電性ゴ
ム層２ｂからなり、不図示の加圧手段により感光ドラム
１面に対して所定の押圧力をもつで当接され、本例の場
合は感光ドラム１の回転に伴い従動回転する。

９は帯電ローラ２に対して電圧を印加する外部電源であ
り、この電源９により帯電ローラ２に対して予め設定さ
れた、直流電圧と、感光体の帯電開始電圧の２倍以上の
ピーク間電圧の振動電圧との重畳電圧が接点バネ８・芯
金２ａを介して印加されることで、回転駆動されている
感光ドラム１の外周面が所定の電位に帯電処理される。

次いでその感光ドラム１の帯電処理面に対して不図示の
露光手段により原稿画像の結像露光または印字情報に対
応して画像変調されたレーザー光による走査露光などの
画像露光３がなされて目的の画像情報に対応した静電潜
像が感光ドラム１面に順次に形成されていく。

次いでその感光ドラム１面に対して現像装置の現像スリ
ーブ４からトナーが供給されて感光ドラム１面の形成潜
像が順次にトナー像としで現像されていく。

５は現像スリーブ４よりも感光ドラム回転方向下流側に
おいで感光ドラム１に圧接させた転写ローラであり、不
図示の給紙部から転写材７が感光ドラム１と転写ローラ
５との圧接部（転写部）に対して、感光ドラム１面のト
ナー像の先端部が圧Ｗｉ部へ到着したとき転写材７の先
端部も圧接部へ丁度到着するタイミングをもつで感光ド
ラムの回転と周期とりされて供給される。

転写ローラ５（こは電源から転写バイアスが印加されて
おり、転写材７が上記圧接部を通過してい〈過程で感光
ドラム１面のトナー像が転写材７側へ順次に移転（転写
）する。

トナー像転写後の感光ドラム１面はクリーニング装Ｍ６
で転写残りトナー等の残留物の除去を受けて清掃され、
繰り返しで像形成に供される。

第１２図はブレード型の帯電部材２０の例を示している
。２０ａは導電性芯板、２０ｂは導電性ゴムブレードで
あり、帯電ブレード２０を感光ドラム１面に対してドラ
ム１の回転方向に順方向又はカウンタ方向に圧接させ、
導電性芯板２０ａに対して電圧を印加して感光ドラム１
面を帯電処理するものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記従来例では以下のような問題点がある
。帯電ローラを用いた方式では１）耐久により帯電ロー
ラの導電性ゴム層２ｂから、ゴムの可塑剤が潜みだし被
帯電体たる感光ドラム１の表面に付着したり、融着した
りしで、画像流れを生じさせる原因になっていた。

２）Ａ３サイズ用の帯電ローラ２では軸方向の長さもそ
れにつれて長くなり、帯電ローラ２８感光ドラム１に押
し当てたとき、その中央部が感光ドラム１の表面から浮
いてしまいその部分で帯電不良が発生しでしまう。

３）プロセススピードの速い機種ではそれにつれて帯電
ローラ２に印加する１次電源周波数も上げなければなら
ないが、３００Ｈｚを越えると、感光ドラム１と帯電ロ
ーラ２か振動しあって発生する帯電音が大きくなる。

ブレード型の接触帯電部材２０の場合も同様の問題点が
ある。

本発明は、上記のような問題点なく、感光ドラムなどの
被帯電体面を接触帯電方式で良好に帯電処理することを
可能にしたものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、導電性線材と誘電体層からなる表面層とを有
する帯電線材であって、この帯電線材の交流電圧に対す
るリアクタンスが前記帯電線材の抵抗よりも小さくなる
ようにしたことを特徴とする帯電線材である。

また本発明は、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当
接させて被帯電体面の帯電を行なう帯電装置であり、前
記帯電部材は、少なくとも被帯電体との当接部に、誘電
体層となる表面層を形成した帯電線材であり、該帯電線
材の交流電圧に対するリアクタンスが該帯１１線材の抵
抗よりも小さくなるようにした、ことを特徴とする帯電
装置である。

更にまた本発明（よ、上記のような帯電装置について、
帯電線材の静電客！ｌを被帯電体の静電容量よりも大き
くしたこと、帯電部材は導電性線材の少なくとも被帯電
体との当接部に、抵抗層及び誘電体層からなる表面層を
形成したものであること、などを特徴とする帯電装置で
ある。

（作　用） ■帯電部材として帯電線材（以下、帯電ワイヤと記す）
を用い、被帯電体面に押し当て状態となし、電圧を印加
することで、帯電ローラや帯電ブレードの場合と同様に
被帯電体面の接触帯電が実行される。

この接触ワイヤ帯電では帯電ローラや帯電プレートの場
合とは異なり、ゴム等から構成される帯電層を持ってい
ないため、ゴム帯電層からにしみでる可塑剤の被帯電体
面への付着・融着、それによる画像形成装置における画
像流れといった問題は発生しなくなった。また帯電ロー
ラでは問題になっていたローラ中央部での浮きも、接触
ワイヤ帯電では構成上発生しなくなった。

そのうえ帯電音に間しでも全く発生しなくなった。この
理由は帯電ローラの場合、帯電ローラに外部バイアスを
印加するとローラが振動を始め、ローラと感光ドラムと
の間に挟まっていた空気の流動で帯電音が発生しでいた
のであるが、ワイヤでは両者の間に挟まる空気が無いた
め帯電音が発生しないものと考えられる。

また帯電ワイヤを感光ドラムに軽く当接しでいるだけの
接触ワイヤ帯電では、感光ドラムに一定の圧力で押しつ
けられている帯電ブレードの場合と異なり、画像形成装
置においてクリーニング装置６をくぐり抜けできたシリ
カやトナーなどがワイヤをすり抜けやすく、その結果ワ
イヤに付着しにくいといった利点もある。

■また本発明では帯電部材としての帯電線材を、導電性
線材と誘電体層からなる表面層とを有する帯電線材であ
って、この帯電線材の交流電圧に対するリアクタンスが
前記帯電線材の抵抗よりも小ざくなるようにしたものと
する。また帯電装置として、少なくとも被帯電体との当
接部に誘電体層、もしくは抵抗層及び誘電体層からなる
表面層を形成した帯電線材を用いることで帯電線材に静
電容量成分、もしくは抵抗成分と静電容量成分とをもた
せる。抵抗値は感光ドラム等の被帯電体に例えば打痕や
異物混入等でどンホールが有っても帯電線材と被帯電体
のピンホールの間でリークが発生することによる給電部
の電圧降下が起こらないような十分な抵抗値にする。ま
た静電容量は被帯電体の静電容量よりも十分大きくして
帯電線材の交流電圧に対するリアクタンスが帯電線材の
抵抗よりも十分小さくなるよにする。

その結果、たとえ被帯電体にピンホールが生したとして
もリークによる給電部の電圧降下が防止され、帯電線材
が被帯電体と接触している領域全体の帯電不良を防止す
ることが可能になる。

従って画像形成装置の場合は、帯電線材が感光ドラムと
接触している領域全体の上記リークによる帯電不良、そ
れにより実際の画像上に於いて反転現像では黒帯状、正
規現像では白帯状の画像むらが感光ドラムの回転周期毎
に現われて画像品質が著しく低下する現象が防止される
。

また交流電圧をアップする事なく被帯電体に十分な電圧
を印加することが出来るので交流電圧不足による帯電不
良や帯電むらも防止することが出来るようになる。

（実施例） 実施例１（第１〜４図） 第１図は本発明の接触ワイヤ帯電式の帯電装置の一例の
側面図、第２図はその平面図、第３図はその斜視図であ
る。

１は前述第１１図の画像形成装置における被帯電体とし
ての感光ドラムであり、該感光ドラム１はアルミニウム
製のドラム基体１ｂと該基体１ｂの外周面に形成された
感光体層１ａ（本実施例では有機感光体（○ＰＣ））と
からなり、本実施例では外径３０Φとされ、矢印の時計
方向に所定の速度で回転駆動される。

１０は接触帯電部材としての帯電ワイヤであり、本実施
例ではｆ３０ｕｍφのタングステン線を芯金部１０ａと
し、その外周を被覆させた再生セルロースからなる表面
層１０ｂ（層厚、例えば１〜１０１０００ｕとからなる
ものを用いた。

芯金部１０ａは鉄・銅・アルミ・ＳＵＳ等の他の導電性
線材とすることもできる。この帯電ワイヤ１０をデルリ
ン等で作った左右側の押し当て部材１１・１１により感
光ドラム１面に対してドラム・母線とほぼ並行に圧接さ
せである。

１２・１２は押し当で部材１１・１１を感光ドラム１の
方向へ常時押圧付勢するためのバネを示す、押し当て部
材１１・１１周の帯電ワイヤ１０はその全長部が感光ド
ラム１面に対して圧接′！！！着した状態に保たれる。

帯電ワイヤ１０の芯金部１０ａには電源部９より接点８
を介して交流電圧と直流電圧を重畳した振動電圧が供給
される。ここで振動電圧とは時間とともに周期的に電圧
値が変化する電圧である。更に詳しく云えば、好ましく
は、帯電線材即ち帯電ワイヤ１０の芯金部１０ａには、
感光体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有す
る交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧が印加される。

また振動電圧の波形としでは正弦波に限らず矩形波、三
角波、パルス波でもよい。

また、直流電圧だけでも同様に被帯電体の帯電処理が可
能である。

帯電ワイヤ１０の芯金部１０ａはタングステンからでき
ているので電気抵抗はほぼＯΩ、表面層１０ｂの電気抵
抗は約３０ＭΩ、静電容量は約１７００ｐＦである。従
って、２５０Ｈｚのバイアスを印加した時゛のリアクタ
ンス（キャパシタンス）＝１／２ｍｆＣは約０．４ＭΩ
である。

帯電ワイヤ１０の芯金部１０ａの抵抗は表面層１０ｂの
抵抗より無視できるほど小さくしている。従って帯電ワ
イヤ１０の抵抗は、表面層１０ｂの抵抗にほぼ等しい。

ここで上記帯電ワイヤ１０の抵抗及び静電容量は、帯電
ワイヤをアルミ製のドラムに押し当で帯電ワイヤの芯金
部１０ａとアルミドラムとの間にそれぞれ抵抗計、静電
容量計壱つなぎ測定しで求められた値を１ｃｍ’当りに
換算しで求めた値とする。また被帯電体たる感光ドラム
１の１ｃｍ２当りの静電客ｊｌｃは約１４０ｐＦである
。

上記帯電装置のモデルとして第４図に示す等価回路を考
えると、 Ｒ）１／２ＴＴｆＣ１ Ｃ）Ｃｄ であるから、交流電圧ＶＡＣはほとんどロスすることな
く感光ドラムに電圧をかけることが出来る。

ここでＲは帯電ワイヤの抵抗、ｆは印加バイアスの周波
数、Ｃは帯電ワイヤの静電容量、Ｃｄは感光ドラムの静
電容量を示す。

上記不等式において不等号は１桁違えば十分である。ま
た帯電ワイヤの表面層１０ｂの抵抗日が十分大きいため
、たとえ感光ドラムにピンホールが生じでも帯電ワイヤ
とピンホール部との間でリークが発生し給電部の電圧が
降下することもない。

帯電線材たる帯電ワイヤ１０の抵抗８は、８．５１ｘ　
１０２Ω≦日≦２．２０Ｘ　１０１２Ω（リーク防止）
　　　　　（帯電不良δζさない）帯電線材たる帯電ワ
イヤ１０の静電容量Ｃは、ｌｐＦ≦Ｃ≦ｌ００ｎＦ 被帯電体たる感光ドラム１の静電容量Ｃｄは、０、Ｉｐ
Ｆ≦Ｃｄ≦ｌ０ｎＦ 以上の構成に於て、感光ドラム１を周速４０ｍｍ／ｓｅ
ｃで回転させ、帯電ワイヤ１０の芯金部１０ａに電源９
より一７００Ｖの直流電圧と、ピーク間電圧１８００Ｖ
Ｉ）ｐ、周波数２５０Ｈｚの交流電圧を印加したところ
、感光体１８面は大略−７００Ｖに均一帯電し、ピンホ
ールによる異常画像もなく良好な画像が出力された。

本実施例は帯１！線材に印加する交流電圧のピーク間電
圧を、直流電圧のみ印加した時の被帯電体を帯電する帯
電開始電圧の２倍以上にする場合に応用したときに特に
効果が大きい。

なお本実施例に於いでは直流電圧のみ印加したときの帯
電開始電圧は一５６０Ｖであった。

また帯電ローラや帯電ブレードの場合におけるようなゴ
ム等から構成される帯電層を持っでいないため該導電性
ゴム層からの滲出可塑剤に起因する画像流れの発生、帯
電部材の浮きによる部分的な帯電不良部の発生、帯電量
の発生等もなかった。

なお、表面層１０ｂを形成しないむき出しの芯金部１０
ａを帯電線材として直接に感光ドラム１面に接触させて
該帯電線材に電圧を印加しても感光ドラム面の接触帯電
を実行することができる。この場合は第１３図に示す等
価回路が考えられる。この場合、帯電線材としての芯金
部１０ａの抵抗ｒは（まぼＯΩであり、感光ドラム１に
ピンホールが有ると電圧がリークしでしまい、このリー
ク発生時は帯電線材と感光ドラム１との接点の長平方向
全体が帯電不良となり、出力画像の品質が著しく低下す
る結果となる。

実施例２（第５・６図） 第５図は装置の側面図、第６図は一部切欠き平面図であ
る０本実施例は帯電ワイヤ１０をワイヤの全長域に対応
する横長の、モルトブレーン等のクツション部材１４で
感光ドラム１面に押し当てて圧接状態に保たせである。

１３は部材１４の支持部材である。この様な構成になっ
ているため、帯電ワイヤ１０に外部電源９から直流を重
畳したピーク間電圧の大きな交流電圧が印加されでも、
帯電ワイヤ１０は振動しない、その結果、感光ドラム１
の表面から帯電ワイヤ１０が部分的にもはなれることが
なく、安定した帯電を行なうことが出来る。ざらにクリ
ーニング装置６からすりぬけてきたシリカ、トナーはモ
ルトブレーン１４にで捕集されるので、帯電ワイヤ１０
は汚染されることがなくなった。

実施例３（第７〜９図） 第７図は装置の側面図、第８図はその平面図、第９図は
斜視図である１本実施例は帯電ワイヤ１０を前述実施例
１や同２の１本に対して２本配設したものである。２本
の帯電ワイヤ１０Ａ・１０Ｂは押し当で部材１１・ＩＮ
こで互いに並行に感光ドラム１面に圧接され、どちらに
も電圧が印加される。

この様な構成になっているため仮に一本の帯電ワイヤに
異物が付＠たつ、断線しても、残りの帯電ワイヤで感光
ドラム表面の帯電を確実に続行させることが出来る。帯
電ワイヤの数は３本以上であっても同じ効果が得られる
。

実施例４（第１０図） 帯電ワイヤ１０（１０Ａ・１０Ｂ）は必すしも断面円形
である必要はなく、Ｍ２Ｏ図（ａ）〜（Ｃ）のように断
面三角形・四角形・楕円形等であってもよい、この場合
は感光ドラム１と帯電ワイヤの接触面積が大きく取れる
ので断面円形の帯電ワイ−ｔ７１；″トトベＴ上ｎ＃密
１．昏藁雪貢く井ｎ干スという効果が発生する。

また帯電ワイヤ１０の表面層１０ｂは芯金部１０ａの全
周囲を必ずしも覆っている必要はなく、第１０図（ｄ）
〜（９）のように少なくとも被帯電体との当接部に部分
的に表面層１０１）を形成した形態のものを使用するこ
ともでき。

表面層物質の使用ｊｌを少なくして材料費を削減できる
効果かある。

表面層物質としでは再生セルロースのみならず、低抵抗
粉体（カーボンなど）を分散させたフッソ樹脂（商品名
エムラロン二日本アジソン社）、エピクロルヒドリン、
ウレタン、Ｃ８、ＮＯＲ系のゴム等を用いることが出来
る。更に熱収縮チューブを用いることも可能である。

（発明の効果） 以上のように本発明は従来の帯電ローラや帯電ブレード
と同様に感光体等の被帯電体を接触帯電処理することが
できる接触帯電部材としての帯電線材、及びそれを用い
た接触帯電装置であり、且つ帯電ローラヤ帯電ブレード
の場合とは異なり、ゴム等から構成される帯電層を持っ
ていないためゴム帯電層からにしみでる可塑剤の被帯電
体面への付着・融着、それ１こよる画像形成装置１こお
ける画像流れといった問題、帯電ローラでは問題になっ
ていたローラ中央部での浮きによる部分的帯電不良部の
発生の問題、帯電量の発生の問題もない。

またたとえ被帯電体にピンホールが生してその部分に於
いて接触帯電線材とのリークによる給電部の電圧降下を
防止することが出来る。

従って、上記どンホールがあっても接触帯電線材が被帯
電体と接触している領域全体の帯電不良を防止すること
が出来る。しかも供給電圧をアップする事なく現状のま
まで被帯電体に十分電圧がかかるので、交流電圧不足に
よる帯電不良や帯電むらも防止することが出来る。この
効果は、接触帯１１線材に印加する交流電圧のビーウ間
電圧を直流電圧のみ印加したとの被帯電体を帯電する帯
電開始電圧の２倍以上にする接触線材帯電方法に於いて
特に有効である。

従って例えば画像形成装置の感光体等の像担持体面の帯
電処理手段・装置として使用しで極めて効果的なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例装置の側面図。 第２図はその平面図。 Ｍ３図はその斜視図。 第４図は等価回路図。 第５図は第２の実施例装置の側面図。 第６図はその平面図。 第７図は第３の実施例装置の側面図。 第８図はその平面図。 第９図はその斜視図。 第１０図（ａ）乃至同図（９）は帯電ワイヤの各種拡大
断面図。 第１１図は帯電ローラを用いた画像形成装置の一例の概
略構成図。 第１２図は帯電ブレードを用いた画像形成装置の部分図
。 第１３図は芯金部だけの帯電線材を帯電部材としたとき
の等価回路図。 １は被帯電体としての感光ドラム、１０・１０Ａ・１０
Ｂは帯電部材としての帯電ワイヤ、１０ａは芯金部、１
０ｂは表面層、９は外部電源、１１・１１・１４は押し
当て部材。 第 ２ 図 茎 ８ 回

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性線材と誘電体層からなる表面層とを有する
   帯電線材であって、この帯電線材の交流電圧に対するリ
   アクタンスが前記帯電線材の抵抗よりも小さくなるよう
   にしたことを特徴とする帯電線材。
2. （２）電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接させて
   被帯電体面の帯電を行なう帯電装置であり、前記帯電部
   材は、少なくとも被帯電体との当接部に、誘電体層とな
   る表面層を形成した帯電線材であり、該帯電線材の交流
   電圧に対するリアクタンスが該帯電線材の抵抗よりも小
   さくなるようにした、ことを特徴とする帯電装置。
3. （３）帯電線材の静電容量を被帯電体の静電容量よりも
   大きくした、ことを特徴とする請求項２記載の帯電装置
   。