JPH04186380A - 感光体の帯電装置 - 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〕 この発明は、静電潜像技術を用いた画像形成装置の感光
体の帯電装置に関する。

〔従来の技術］ 静電潜像技術（電子写真法ともいう）を用いた画像形成
装置、例えばＬＢ（レーザビーム）、ＬＥＤ　（ＪＦ光
ダイ、を−Ｆ）、ＬＣＤＡ　（液晶７レー）を用いる光
プリンタ或いは複写機、デジタル複写機等がある。

これらの画像形成装置は、光導電性を有する感光体の表
面を一様に帯電して露光し、光が照射された部分だけ電
荷が消失して形成される不可視の静電潜像を、トナーを
選択的に付着させる現像処理により可視のトナー像に変
換する。

そのトナー像は、感光体に密接された用紙に転写された
後、加圧と加熱により用紙上に定着されて、最終的な画
像が形成される。

第５図に示すように、これらの処理のため感光体ドラム
４０の周囲に、感光体を一様に帯電する帯電チャージャ
４１、静電潜像にトナーを付着させる現像ドラム４２、
感光体ドラム４０の帯電を弱める転写前除電ランプ４３
、用紙にトナー像を転写する転写チャージャ４４、用紙
の帯電を除去して感光体から分離するための分離チャー
ジャ４５、感光体ドラム４０の残留電荷を除去する除電
ランプ４６がそれぞれ配置されている。

これらの帯電、除電装置のうち、スコロトロンチャージ
ャまたはコロトロンチャージャからなる帯電チャージャ
４１．転写チャージャ４４１分離チャージャ４５は、コ
ロナ放電によって帯電、除電を行なっているが、コロナ
放電は必然的に周囲の気体分子をイオン化するため、人
体に有害なオゾンやＮＯｘ　（窒素酸化物）が多量に発
往する。

近年、パーソナルコンピュータ用レーザプリンタやパー
ソナル複写機のように小型化され、装置がデスクサイド
に配置されるようになっているため、発生するオゾン、
ＮＯｘが大きな問題となってきている。

その対策として、オゾンの機内回収が実施されているが
、完全には回収８来ないから、発生源においてオゾン、
ＮＯｘの発生量を抑える工夫が要求されている。

そのため接触帯電方式、例えば特開平１−３０３４６２
号公報に示されたように、感光体に表面が弾性を有する
導電性ローラを接触させ、そのローラＧＸＰ−Ｐ　１３
００Ｖ、　　５００Ｈｚ（７）交流を重畳した一５６０
Ｖの直流電圧を印加して、感光体を表面電位−５００Ｖ
に帯電させる方式の帯電装置がある。

この接触方式のチャージャは、コロナ放電方式のチャー
ジャに比べれば少ないが、やはりオゾンやＮＯｘが発生
する。

このように、一般の感光体を帯電させるには、外部から
電荷を供給する必要があり、有害物質の発生は避けられ
ない。

しかしながら、ＺｎＯ又はＣｄＳ／レジン等のようにＰ
ＩＰ　（永久内部分極）現象を示す感光体においては、
電荷を供給せずに単に電位をかけるだけで帯電させるこ
とが出来る。

このＰＩＰ方式と呼ばれるチャージャは、例えば第６図
に示すように、ＰＩＰ現象のある感光体４８に密接させ
た導電性のネサガラス４９に＋５００ｖを印加しながら
、ネサガラス４９を透して全面露光すれば（同図Ａ）、
内部分極を生じて感光体表面は逆極性の一５００ｖにな
る。

つぎに、暗中でネサガラス４９を接地（同図Ｂ）した後
、感光体４８から分離（同図Ｃ）すれば、感光体表面は
一５００■に帯電された状態を保持している。

ＰＩＰ方式による帯電は、電荷を必要とせず電位をかけ
るだけであるから、有害物質は殆んど発往しない。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＰＩＰ方式のチャージャが、原理的に優れているにも拘
らず、実用化されなかったのは、次のような欠点があっ
た為である。

■　ネサガラスと感光体の表面をそれぞれ如何に高精度
の平面に仕上げても、両者を密接した時に部分的に密接
不十分な場所が生じ、その部分が放電して画像の白ヌケ
あるいはムラになり易い。

■　ネサガラスを感光体と密接９分離する工程は、以前
の平面感光体による画像形成の場合はともがく、現在の
ように小型化され感光体ドラムや感光体ベルトを用いた
連続処理方法による画像形成装置に適用することは極め
て困難である。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、連続
処理が可能で高品質の画像が得られ、しかもオゾン、Ｎ
Ｏｘ等の有害物質が発生しない感光体の帯電装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記の目的を達成するため、静電潜像技術
により画像を形成する画像形成装置に使用され内部分極
効果を有する感光体の帯電装置において、 中程度の体抵抗を有するエンドレスの可撓、性透光体か
らなる帯電ベルトと、互に離れて配置され、帯電ベルト
を感光体に密接させるように作用し、それぞれ帯電ベル
トより低い体抵抗を有する接地された第１のローラと、
帯電ベルトの分極表面電位と逆極性でほぼ同電位にバイ
アスされた第２のローラと、分極表面電位と同極性でほ
ぼ同電位にバイアスされた第３のローラと、第１のロー
ラと第２のローラとの間に配置され帯電ベルトを透して
感光体を照射する光源とを設け、帯電ベルトと感光体と
がその密接部において互いに同方向等速度で移動するよ
うにしたものである。

また、第１乃至第３のローラをそれぞれその表面が弾性
を有する導電性ローラで構成するとよい。

〔作　用１ 上記のように構成した感光体の帯電装置は、第１及び第
２のローラ間で、帯電ベルトに生じた傾度を有する電位
と光源からの光照射とによって感光体の表面は第２のロ
ーラと逆極性すなわち分極表面電位に帯電する。

次に、第２及び第３のローラ間で、帯電ベルトの電位は
分極表面電位と逆極性から同棲同電位まで変化するが、
感光体は光照射を受けないからその表面の帯電がそのま
ま保持される。

第３のローラを過ぎて帯電ベルトが感光体と離れる時は
、両者が同電位になっているから放電を起さず、有害物
質を発生することがない。

また、第１乃至第３のローラを、その表面が弾性を有す
る導電性ローラで構成すれば、帯電ベルトに張力を与え
、感光体によく密接させることが出来る。

〔実施例］ 以下、この発明の実施例を図面を参照して具体的に説明
する。

第４図は、この発明による帯電装置を使用する画像形成
装置の感光体ドラム回りの一例を示す配置図である。

表面を感光層１で蔽われた時計方向に回転する感光体ド
ラム２の外周には、回転方向順に、帯電装置３．現像ユ
ニット４．転写前除電ランプＳ。

転写分離装置６．クリーニング装置７が配置されている
。

このように構成された画像形成装置により画像の形成を
行なう場合、まず、感光体ドラム２の感光層１の表面を
帯電装置３により所定の電位に帯電する。

つぎに、図示しない光学系を介して、原稿を照射した反
射光の像、あるいは変調されたレーザビームの走査像を
矢印Ｇで示すように感光体ドラム２の表面に結像し、光
の当った部分の電荷を放電させて静電潜像を形成する。

この静電潜像を現像ユニット４によりトナーを付着して
可視像化し、転写前除電ランプ５を照射して感光体ドラ
ム２の表面の帯電を弱めた後、用紙８を密着させて転写
分離装置６によりトナー像を用紙８上に転写したのち、
トナー像を転写された用紙８を感光体ドラム２がら分離
し、図示しない定着器に送って加圧加熱し用紙８上に画
像を定着させる。

感光体ドラム２上に残留したトナーはクリーニング装置
７で除去して１サイクルを終わる。

この時、帯電装置３には一７００Ｖと＋７００Ｖが、現
像ユニット４には＋２００Ｖ乃至＋６゜Ｏ■が、転写分
離装置６には＋７００Ｖがそれぞれ安定化直流電源から
供給され、転写分離装置６には更にＰ−Ｐ１３００Ｖの
交流電圧が供給されている。

第１図はその帯電装置３を部分的に拡大して帯電の原理
を示す側面図、第２図は同じくその帯電ベルト９と感光
層ｌの表面電位の変化の一例を示す線図、第３図は感光
層１の構成の一例を示す部分拡大図である。

第１図において、ＰＩＦ　（永久内部分極）効果を有す
る感光体等からなる感光層１は、例えばアルミからなる
感光体ドラム２により支持され、その感光体ドラム２は
接地されている。

帯電装置３は、その体抵抗が例えば　１０“〜１０“Ω
−ｃｍに調整された可撓性の透明ポリエステルフィルム
（厚さ７５μ）からなる帯電ベルト９と、それぞれ例え
ば本体がアルミがらなりその表面がカーボンを分散して
体抵抗を　１０４〜１０°Ω−ｃｍに調整されたウレタ
ンゴムで構成された導電性コーラである第１乃至第３の
ローラ１１．１２．１３と、バイアス電源１２ａ、１３
ａと、第１と第２のローラの間に配設され、帯電ベルト
９を透して感光層１を均一に照射する例えばＬＥＤ　（
発光ダイオード）からなるランプ１４と、その光を有効
に感光層１に照射するための反射カバーＩＳとから構成
されている。

第１のローラ１１は接地され、第２．第３のローラ１２
，１３にはそれぞれバイアス電源１２ａ。

１３ａにより一７００Ｖ、＋７００Ｖが印加されている
。

感光層１は、例えば第３図に示したように感光体ドラム
２の上に順に配した、厚さ０．６μのＰＶＫｚ　（ポリ
ビニールカルバゾール）からなる電子トラップ層２０と
、ＰＩＰ効果を有する０ＰＣ（有機半導体）からなる感
光体である厚さ２０μの共晶０２０層２１と、厚さ０．
４μのキナクリドンからなる正孔トラップ層２２と、絶
縁体であす厚さ１μのフェノール樹脂からなる保護層２
３の４層から構成されている。

保護層２３の上から電位が印加されると、共晶０２０層
２１を構成する常時絶縁性のＯＰＣが分極して正孔と電
子が発生し、電位がなくなると正孔と電子が再結合して
消滅する。

しかしながら、例えば−電位が印加された状態で光照射
を受けるとＯＰＣが導体化するため、分極により発生し
た正孔は一電位に吸引され表面に移動して正孔トラップ
層２２にトラップされ、電子は一電位に反撥してドラム
側に移動し電子トラップ層２０にトラップされるから、
感光層ｌの表面は正に帯電する。

光照射を止めるとＯＰＣは絶縁体に戻るから、印加され
たー電位が消滅したり、十電位が印加されても、帯電状
態はそのまま保持されている。

帯電後に、電位を印加しない状態で部分的に露光すると
、露光された部分はｏＰＣが導体化して帯電が消滅し、
露光されない部分は帯電が残って静電潜像が形成される
。

また、感光層１の表面は絶縁体からなる保護層２３でカ
バーされているから、感光層ｌの帯電は電位を必要とす
るが電荷あるいは電流は要しない。

第１図及び第２図において、第１のローラ１１は接地さ
れ、第２のローラ１２はバイアス電源１２ａにより一７
００Ｖにバイアスされているから、帯電ベルト９の第１
．第２のローラとの接点（実際はローラ軸方向の接線）
間には、第２図（Ａ）に示したようにＯｖから次第に一
７００ｖに変化する電位傾度が生じ、同時にランプ１４
による光照射を受けているから、同図（Ｂ）に示したよ
うに、帯電ベルト９に密接した感光層ｌはその表面が正
に帯電されてゆき、第２のローラ１２に達した時に＋７
００■まで帯電される。

次に、第３のローラ１３はバイアス電源１３ａにより＋
７００Ｖにバイアスされているから、帯電ベルト９の第
２．第３のローラとの接点間には、第２図（Ａ）に示し
たように一７００■から次第に＋７００Ｖまで変化する
電位傾度が生じるが、ここでは光照射を受けないから同
図（Ｂ）に示したように、感光層１の表面の帯電は＋７
００Ｖのまま保持されている。

第１図に示したように、第１のローラ１１から第３のロ
ーラ１３までの間は帯電ベルト９は感光層１に密接して
いるから、間に空気層がなく放電が起きない。

また、第１のローラ１１のところで感光層１と帯電ベル
ト９とが接触するが、第１のローラ１１は接地され、一
般に感光層１上に帯電が残存していても僅かであるから
、放電が起きない。

もし、帯電工程が終った第２のローラ１２のところで帯
電ベルト９を感光層ｌがら分離すると、正孔トラップ層
２２が＋７００■になっているから、帯電ベルト９から
保護層２３の表面に電子が移動するための放電が住じた
り、放電しなくても保護層２３の表面に負の電荷が残っ
ていると、次の露光工程で正孔が放電し切れず、画像に
ボッやムラが生じる恐れがある。

しかしながら、＋７００Ｖにバイアスされた第３のロー
ラ１３を設けることにより、帯電ベルト９が感光層１の
正孔トラップ層２２とほぼ同電位になるから放電が起き
ず、保護層１４の表面に負の電荷が残る恐れもない。

このように、この帯電装置３は放電を供なわないから、
オゾン、ＮＯｘ等の有害物質を発生させることがない。

オゾン、ＮＯｘは異臭をもち人体に有害であるばかりで
なく、たとえ画像形成装置内に封じ込めることが出来た
としても、感光体自体が犯されて寿命が短くなることま
で防げないから、発生源で発生を抑えることは極めて効
果が大きい。

さらに、第１乃至第３のローラ１１，１２，１３の表面
に弾性を持たせることにより、帯電ベルト９と感光層ｌ
との密接性が向上し、特に第１のローラ１１は、帯電ベ
ルト９を感光層１に圧接して間に空気層が入ることを防
ぐ重要な作用をもっている。

帯電ベルト９には、第２図（Ａ）に示したような電位傾
度と、第３のローラ１３から第１のローラ１１に戻る部
分にも＋７００ＶからＯｖに漸減する電位傾度とが存在
するから、各ローラ間に多少の電流は流れるが、感光層
１の帯電には電荷（電流）が不要であるから帯電ベルト
９の体抵抗を低くする必要がなく、中程度の１ｏ“〜１
０°Ω−ｃｍを有する例えば透明ポリエステルフィルム
でその厚みが７５μと薄くなっているから、流れる電流
は極めて少なく、バイアス電源１２ａ。

１３ａへの負荷は問題にはならない。

第１図において、ランプ１４と反射カバー１５とを帯電
ベルト９の内側に設けた例を示したが、反射カバー１５
の形状により第２のローラ１２と帯電ベルト９との接点
近傍まで十分照射出来るようにすれば、ランプ１４と反
射カバー１５とを帯電ベルト９の上側（外側）に配置し
てもよい。

この実施例（第４図）と従来例（第５図）を比べると明
らかなように、実施例には従来例の除電ランプ４６が設
けられていないが、このランプ１４の照射によって感光
層１の残存電荷が消滅するから、除電ランプを別に設け
る必要がない。

すなわち、この帯電装置３は除電装置をも兼ねる効果を
もっている。

また、第１図では感光層１を平面で示したが、実際には
円筒面の一部であり、帯電ベルト９は（図面垂直方向に
）幅広いエンドレスベルトであるから、第１のローラ１
１により帯電ベルト９を感光層１に圧接して空気層の混
入を防げば、第３のローラ１３までの間で途中から空気
が入り込むことはない。

さらに、帯電ベルト９と感光層１との密接を完全なもの
にするために、第３のローラ１３から第１のローラ１１
に戻る途中にテンションローラを設けてもよい。

そのテンションひ−ラを第１乃至第３のローラ１１〜１
３と同様な導電ローラで構成し、第３のローラ１３の近
傍に配置して接地し、帯電ベルト９が戻る途中で第２の
ローラ１２に接触しないようにすれば、テンションロー
ラと第１のローラ１１との間は電位ＯＶであるから帯電
ベルト９の感光層１に接する（外側）面にゴミを吸着す
る恐れがなく、清浄に保ことが出来る。

また、転写分離装置６も帯電装置３と同様に構成し、例
えばその第１０−ラ６ａに＋７００■を、第２Ｏ−５６
ｂに＋７００Ｖ（７）直流電圧とＰ−Ｐ１３００Ｖの交
流電圧とを重畳してそれぞれ印加し、第３０−ラ６ｃを
接地すれば、第１０−ラ６ａと第２０−ラ６ｂとの間で
トナー像が用紙上に転写され、その間に生じた用紙の帯
電は第２０−ラ６ｂと第３０−ラ６ｃとの間で除電され
るから容易に転写と分離が行なわれる。

このように、帯電装置３と転写分離装置６とをコロナ放
電を供なわない装置にすれば、画像形成装置の全システ
ムにコロナ放電を起す場所がなく、オゾン、ＮＯｘ等の
有害物質が発生しない。

また、以上の説明から明らかなように、この感光体の帯
電装置は画像１枚ずつのディスクリート処理にも、連続
処理にも有効に適用することが出□来る。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明による感光体の帯電装置
は、連続処理が可能で高品質の画像が得られ、オゾン、
ＮＯｘ等の有害物質を発生することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による帯電装置の一例を部分的に拡大
して示す側面図、 第２図は同じくその帯電ベルトの電位と感光層の表面電
位の変化の一例を示す線図、′ 第３図は同じくその感光層の構成例を示す部分拡大図、 第４図は同じくその帯電装置を備えた画像形成部の一例
を示す配置図、 第５図は従来の帯電装置を備えた画像形成部の一例を示
す配置図、 第６図は従来のＰＩＰ方式による帯電の原理を示す説明
図である。 ｌ・・・感光層（内部分極効果を有する感光体）２・・
・感光体ドラム　　　　３・・・帯電装置９・・・帯電
ベルト　　　　　１１・・・第１のローラ１２・・・第
２のローラ　　　１３・・・第３のローラ１４・・・ラ
ンプ（光源） 第３図 第６図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　静電潜像技術により画像を形成する画像形成装置に
   使用され内部分極効果を有する感光体の帯電装置におい
   て、 中程度の体抵抗を有するエンドレスの可撓性透光体から
   なる帯電ベルトと、 互に離れて配置され、前記帯電ベルトを前記感光体に密
   接させるように作用し、それぞれ前記帯電ベルトより低
   い体抵抗を有する接地された第１のローラと、前記帯電
   ベルトの分極表面電位と逆極性でほぼ同電位にバイアス
   された第２のローラと、前記分極表面電位と同極性でほ
   ぼ同電位にバイアスされた第３のローラと、 前記第１のローラと第２のローラとの間に配置され前記
   帯電ベルトを透して前記感光体を照射する光源とを設け
   、 前記帯電ベルトと前記感光体とが、その密接部において
   互いに同方向等速度で移動するようにしたことを特徴と
   する感光体の帯電装置。 ２　前記第１乃至第３のローラを、それぞれその表面が
   弾性を有する導電性ローラで構成した請求項１記載の感
   光体の帯電装置。