JPH04358175A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、電子複写機・
静電記録装置等の画像形成装置における被帯電体として
の感光体や誘電体等の像担持体の面を均一に帯電処理（
除電処理も含む）する手段として有効な帯電装置に関す
る。

【０００２】

【背景技術】従来、上記例のような像担持体等の被帯電
体の面を所定の電位・極性に均一帯電処理する手段とし
ては均一帯電性のよいコロトロンやスコロトロン等のワ
イヤ電極及びシールド電極を有する、非接触方式である
コロナ放電器が広く利用されている。

【０００３】しかし、コロナ放電器はオゾン等のコロナ
生成物の発生が多く、その対処のための付加手段・機構
を必要とし、それ等が装置を大型化・高コスト化等する
因子となっている等の問題点を有している。

【０００４】そこで近時は、問題点の多いコロナ放電器
の代りに接触帯電方式の帯電手段・装置の利用が検討さ
れている。

【０００５】接触帯電は、電圧を印加した帯電部材を像
担持体等の被帯電体面に所定の押圧力をもって当接させ
て被帯電体面を所定の電位に帯電させるものである。本
出願人もこの接触帯電について特開昭６３−１４９６６
９号公報等にて、帯電部材に振動電圧を印加して帯電部
材と被帯電体との間に振動電界を形成することにより被
帯電体の帯電を均一にする手段を提案している。

【０００６】しかしながら上記のような振動電圧印加方
式の接触帯電装置を、例えば、像担持体としての感光体
の帯電面にライン走査で画像情報の書き込みをして静電
潜像を形成する画像形成装置、例えばレーザービームプ
リンタにおける感光体の帯電手段として採用した時、以
下のような問題がある。

【０００７】副走査方向に高密度で等間隔のレーザーの
照射・非照射の繰り返しの画像パターンを出力すると、
帯電部材に印加する振動電圧の交流（ＡＣ）成分の周波
数と画像パターンの空間周波数とが近くなると画像面に
干渉縞が発生してしまうことがある。本問題は、交流成
分の周波数を十分高周波にすれば解決可能であるが、そ
のために接触帯電であるが故に帯電部材と感光体との間
に形成される振動電界がこれらを振動させることで帯電
音と称される振動音が発生しやすくなる。この帯電音の
発生はオフィス環境等においてプリンタ動作時の騒音を
低減するためにはきわめて不都合である。

【０００８】また帯電部材を感光体に当接状態で放置す
ると帯電部材の変形が生じたり、特に帯電部材としてゴ
ムを用いるとゴムからしみ出した可塑剤の感光体への付
着により感光体が劣化したり、画像ボケが生じたりする
ことがあった。

【０００９】そこで、帯電部材を感光体から非接触に微
小間隙（空隙）を存して浮かせて近接配設した形態にし
て帯電を行なわせて上記の問題を解消する帯電装置も考
案されているが、十分な帯電均一性が得られないという
問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この問題に対して本出
願人は帯電部材の表層に抵抗層を設けることで均一帯電
性を向上させることを提案している。しかしこの場合も
次のような問題点を有している。すなわち抵抗層は導電
性微粉を混ぜたゴム・プラスチック等から成るが、これ
らは環境湿度が低くなると抵抗が高くなるため帯電しに
くくなる。

【００１１】図５に高湿下と低湿下での帯電部材に対す
る直流（ＤＣ）印加電圧と、画像形成装置の被帯電体と
しての像担持体の帯電電位の関係を示す。高湿下では像
担持体を電位ＶＤ　に帯電するには印加電圧ＶＡ　が必
要であったが、低湿下ではより高い印加電圧ＶＢ　を必
要とする。このため電位を一定とするには環境湿度に応
じて印加電圧を切り換えなければならない。

【００１２】図６にＤＣ成分を定電流制御した場合のＤ
Ｃ電流値と帯電電位の関係を示す。この場合ＤＣ電流Ｉ
Ａ　に制御されれば湿度によらず帯電電位はほぼ一定で
ある。しかしながら定電流制御を行うには像担持体が帯
電される前に像担持体の除電処理がなされなければなら
ない。すなわち、帯電工程前の除電工程なしにＤＣ定電
流制御を行なえば図７の破線Ｆに示すように像担持体が
周回を繰り返すごとに負荷が小さくなり電源電圧が上昇
し帯電電位は上昇し、一定の帯電電位ＶＤ　を得る事は
できない。図７の破線Ｆは帯電前除電工程のない画像形
成装置においてＤＣ成分を定電流制御した時の、像担持
体の帯電電位の時間変化である。実線Ｅは定電圧制御し
た時のものである。

【００１３】本発明は、抵抗層を設けた帯電部材を被帯
電体に対して間隙を介して非接触に対向配置し、該帯電
部材に振動電圧を印加して被帯電体の帯電を実行させる
ものについて、帯電前除電のための専用機器、例えば除
電用露光ランプ装置や放電器などを配備することなく、
しかも環境湿度に左右されることなく常に安定した帯電
電位の帯電処理を実行させることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする帯電装置である。

【００１５】（１）被帯電体面に間隙を介して対向配置
され、被帯電体との対向部に抵抗層を備えた帯電部材に
電圧を印加して被帯電体面を帯電する帯電装置において
、帯電部材に対する印加電圧は振動電圧であって、被帯
電体が除電された状態から帯電される時振動中心電圧成
分を定電流制御するとともにこの時の直流電圧を検知し
た後定電圧制御することを特徴とする帯電装置。

【００１６】（２）帯電部材と被帯電部材との対向間隙
距離は１ｍｍ以下としたことを特徴とする（１）記載の
帯電装置。

【００１７】（３）振動電圧は交流成分と直流成分との
重畳電圧であることを特徴とする（１）記載の帯電装置
。

【００１８】（４）振動電圧は交流成分と直流成分との
重畳電圧であり、交流成分はそのピーク間電圧値が、帯
電部材を被帯電体面に所定の間隙を介して対向させ帯電
部材と被帯電部材との間に直流電圧を印加して被帯電部
材の帯電が開始するときの印加直流電圧値を帯電開始電
圧値としたとき該帯電開始電圧値の２倍以上であること
を特徴とする（１）記載の帯電装置。力総電流量で定電
流制御することを特徴とする帯電装置。

【００１９】

【作用】（ａ）帯電部材を被帯電体面に間隙を介して非
接触に対向させて配設しても、該帯電部材に振動電界を
印加したとき帯電部材と像但持体との対向間隙部に振動
電界が形成されることで、帯電部材を被帯電体面に接触
させた場合と同様に被帯電体面の帯電処理がなされる。

【００２０】（ｂ）帯電部材は被帯電体面に対して間隙
を介して対向して非接触であるから帯電部材に高周波の
振動電圧を印加しても振動音は出ない。従って十分な高
周波振動電圧を帯電部材に印加することができるから、
被帯電体面の均一な帯電処理が可能となる、画像面に干
渉縞が発生することを防止できる、画像形成装置等のプ
ロセススピードの高速化に対応できる。帯電部材の直接
接触による像但持体面の汚染、それによる画像不良の発
生が防止される。

【００２１】（ｃ）最初の定電流制御において、帯電部
材に対する印加振動電圧の振動中心電圧（直流成分）は
、環境湿度が低くなり帯電部材の抵抗層の抵抗が高くな
ると定電流制御を行っているため電源の出力電圧が自動
的に上がり、逆に環境湿度が高くなれば定電流制御によ
り出力電圧は下がって現在の環境湿度に対応した電圧に
変化する。そしてその電圧を検知しその後は検知電圧を
維持するように上記の印加振動電圧の直流成分を定電圧
制御に転換させる。これにより被帯電体の帯電電位を帯
電の開始から終了までの間、環境湿度によらず常に一定
のものとすることができる。

【００２２】また帯電開始前の被帯電体の除電状態（帯
電していない状態）はその前の帯電終了時において印加
振動電圧の直流成分はＯＦＦにして交流成分のみを被帯
電体面に印加した状態にする、あるいは画像形成装置の
場合なら画像情報露光手段を利用して被帯電体面を全面
露光する等の処置により、帯電前除電のための専用機器
、例えば除電用露光ランプ装置や放電器などを配備する
ことなく容易につくりだすことができる。したがって被
帯電体が画像形成装置の像担持体のように繰り返して帯
電処理を受けるものであっても、その周回による負荷変
動を受けることなく一定となる。すなわち、被帯電体の
帯電電位は被帯電体の周回にともない上昇するというこ
となく一定となる。

【００２３】

【実施例】

＜実施例１＞（図１〜図３） （１）画像形成装置例 図１は本発明に従う帯電装置を像担持体の帯電手段とし
て使用した画像形成装置の一例の概略構成図である。本
例の画像形成装置は電子写真プロセス利用のレーザービ
ームプリンタである。

【００２４】１は像担持体（被帯電体）としての電子写
真感光ドラムであり、アルミニウム等の導電性ドラム基
体１ａの外周面にＯＰＣ感光体層１ｂを形成してなり、
矢示ａの時計方向に所定のプロセススピード（周速度）
をもって回転駆動される。

【００２５】この回転感光ドラム１の周面は後述する帯
電部材としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に
均一帯電処理される。

【００２６】均一帯電処理された感光ドラム１面は不図
示のレーザービームスキャナから出力される、目的の画
像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調さ
れたレーザービームの走査露光Ｌを受けてドラム面に目
的の画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。そ
の形成潜像は現像器４でトナー画像として現像される。 そしてそのトナー画像が、感光ドラム１と転写手段とし
ての転写ローラ５との間に不図示の給紙部からタイミン
グ給送された転写材Ｓに転写される。転写ローラ５には
転写時に不図示の電源部から転写用電圧が印加される。

【００２７】トナー画像転写を受けた転写材Ｓは感光ド
ラム１面から分離されて定着器７により像定着される。 また転写後の感光ドラム１面はクリーニング装置６によ
り残留トナー等の除去を受けて清浄面化され、繰り返し
て画像形成に供される。

【００２８】本実施例の画像形成装置は、感光ドラム１
、帯電ローラ２、現像器４、クリーニング装置６の４つ
のプロセス機器を一括して画像形成装置本体に対して着
脱交換自在のプロセスユニット（プロセスカートリッジ
）８としてあり、該ユニット８の着脱操作は画像形成装
置本体のガイド９に沿って摺動させて行なわれる。現像
器４はプロセスユニット８と別体であってもよい。また
プロセスユニット８は少なくとも像担持体としての感光
ドラム１と帯電部材としての帯電ローラ２とを備えてい
ればよい。

【００２９】（２）帯電装置 帯電部材としての帯電ローラ２は、鉄・ステンレスなど
の導電性芯金２ａと、該芯金に同心一体に被覆形成した
抵抗装置２ｂと、芯金２ａの軸方向において抵抗層２ｂ
の両端部側に一体に具備させた絶縁性部材製のスペーサ
リング２ｃとからなる。

【００３０】スペーサリング２ｃは抵抗層２ｂと同心で
あり、スペーサリング２ｃの半径は抵抗層２ｂの半径よ
りも、被帯電体としての感光ドラム１面と抵抗層２ｂと
の間に形成させる対向空隙距離Ｚ分だけ大きく設定して
ある。

【００３１】抵抗層２ｂは、ゴム・プラスチックあるい
はゴム・プラスチックに導電性微粉を混ぜて抵抗値調整
したもの等であり、抵抗値は一般的には１ＭΩ／ｃｍ２
　〜５００ＭΩ／ｃｍ２　に設定される。

【００３２】上記の帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部
を不図示の軸受けに軸受けさせ、感光ドラム１の母線方
向に略並行にして両端側を押圧ばね等の付勢手段で感光
ドラム１側へ押圧させ両端側のスペーサリング２ｃを感
光ドラム１面に所定の押圧力をもって当接状態に維持さ
せてある。従って帯電ローラ２は、スペーサリング２ｃ
間の抵抗層２ｂ部分が感光ドラム１面に対して空隙Ｚを
存して非接触の対向状態に維持されて感光ドラム１の回
転にともない従動回転する。空隙Ｚは例えば１ｍｍ以下
、好ましくは３００μｍ以下の設定が好ましい。

【００３３】帯電ローラ２は上記のように感光ドラム１
の回転に伴なわせて従動回転させてもよいし、感光ドラ
ム１の回転方向に順方向に積極的に回転駆動させてもよ
いし、逆方向に回転駆動させてもよいし、非回転の停止
状態としてもよい。

【００３４】３は帯電ローラ２に対する電圧印加電源部
であり、直流電圧ＶＤＣと交流電圧ＶＡＣを重畳した振
動電圧（ＶＤＣ＋ＶＡＣ）を帯電ローラ２の芯金２ａに
供給する。この帯電ローラ２に対する振動電圧の印加に
より被帯電体としての回転感光ドラム１の周面が振動電
圧の振動中心電圧（＝直流電圧ＶＤＣ）に帯電処理され
る。

【００３５】振動電圧の交流成分は定電流制御されるの
が望ましい。また振動電圧は、帯電ローラ２に直流電圧
のみを印加した時の被帯電体としての感光ドラム１の帯
電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有することが望
ましく、例えば５００Ｖｐｐ〜１０ｋＶｐｐ、周波数１
００Ｈｚ　〜１０ＫＨｚ　に設定される。

【００３６】帯電開始電圧は、帯電部材である帯電ロー
ラ２に直流電圧のみを印加した時あらかじめ電位が０で
あった被帯電体である感光ドラム１（感光体層１ｂ）が
帯電を開始した印加直流電圧値がある。この帯電開始電
圧は、感光体層１ｂの材料や層厚等、被帯電体の種類や
被帯電体と帯電部材との間隙Ｚにより異なるが、本発明
者の研究実験の結果、帯電部材と被帯電体との間に帯電
開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する電圧を印加
することにより両者の間に良好な振動電界が形成され、
帯電均一性が得られることがわかった。これは帯電部材
と被帯電体との間の振動電界の形成、すなわち電荷の転
移、逆転移が生じるからである。また、帯電部材と被帯
電体との間に帯電開始電圧の２倍より小さいピーク間電
圧を印加しても被帯電体には班点状の帯電ムラが生じ易
い。

【００３７】上述した振動電圧（または交流成分電圧）
は、周期的にその電圧値が変化する電圧であり、その波
形としては正弦波の他に三角波、矩形波、のこぎり波等
でも良く、直流電源を周期的にＯＮ、ＯＦＦすることに
より形成される矩形波電圧でも良い。

【００３８】（３）制　　御 図２は上述図１の画像形成装置について、帯電ローラ２
の印加電圧制御のタイミングチャートを示している。

【００３９】本実施例の場合は、作像実行シーケンスの
帯電開始信号にもとずいて電源３から帯電ローラ２に対
して前述した交流成分ＶＡＣと直流成分ＶＤＣとを重畳
した振動電圧を印加して回転感光ドラムの帯電を開始さ
せる。

【００４０】この場合、帯電開始時点から感光ドラム回
転の１周以内に振動電圧の直流成分ＶＤＣについて定電
流制御を行なわせ、この時の直流電圧を検知させる。次
いで感光ドラム１の回転が２周目に入る前に上記の検知
直流電圧を維持するように上記の印加振動電圧の直流成
分ＶＤＣを定電圧制御に転換させる。

【００４１】露光Ｌによる潜像形成の開始は上記の定電
流制御中からでも定電圧制御を開始してからでもどちら
でもよい。

【００４２】画像形成を終了したら次回の帯電制御のた
めに、振動電圧の交流成分ＶＡＣはＯＮにしたままにし
て直流成分ＶＤＣをＯＦＦ（＝ＯＶ）にすることで感光
ドラム１の１周以上を除電させてから感光ドラム１の回
転駆動と交流成分ＶＡＣの印加を停止させて待機状態に
入らせる。

【００４３】このようにすると、感光ドラム１の帯電が
開始されたドラム回転１周目は上記のように帯電ローラ
２に対するＰ電圧印加を直流成分ＶＤＣについて定電流
制御して行なうので、印加直流電圧は高湿環境の場合に
は図５の電圧ＶＡ　に、低湿環境の場合には電圧ＶＢ　
に変化し、感光ドラム１の帯電電位は環境湿度にかかわ
らず図３・図４・図５の一定電位ＶＤ　となる。

【００４４】そして感光ドラム１が帯電され始めてドラ
ム回転２周目からは直流成分ＶＤＣは定電圧制御に切換
わるため以後の感光ドラム１の帯電電位は図７の実線グ
ラフＥのように一定に維持される。

【００４５】画像形成終了後の感光ドラム１の除電は帯
電ローラ１に対する印加振動電圧の直流成分ＶＤＣにつ
いてはＯＦＦにすることで、交流成分ＶＡＣで感光ドラ
ム１面を除電状態（帯電していない状態）にして次の帯
電制御に備えることができ、帯電前除電のための除電用
露光ランプ装置・放電器などの専用の除電用機器を配備
する必要がない。

【００４６】なお、定電流制御時の直流電圧検知は画像
形成装置の電源投入時あるいはプロセスユニット８の装
着時の感光ドラム前多回転実行過程等において行なって
もよい。

【００４７】定電圧制御の直流電圧は、定電流制御時の
検知直流電圧を定電圧制御により維持するだけに限らず
、例えば定電流制御時の検知直流電圧の係数倍あるいは
一定値を加算した値でもよい。この際に定電流制御は非
画像形成時に行なわれる。

【００４８】画像形成を終了した後の次の帯電制御に備
えるための感光ドラム１の除電工程は、図３のように画
像形成終了後、帯電ローラ２に対する振動電圧の印加を
直流成分・交流成分共に終了させ、次に画像情報を書き
込み走査露光するレーザービームスキャナを利用して回
転感光ドラム１面を１周以上全面走査露光させることで
実行させることもできる。この露光除電後に感光ドラム
１の駆動を停止させて待機状態にする。

【００４９】＜実施例２＞（図４） 本実施例は帯電部材としてブレード型のものを用いた例
である。図４の（ａ）は横断側面図、（ｂ）は途中部省
略の正面図である。

【００５０】１１は帯電部材としての帯電ブレードであ
り、金属からなるブレード基体１１ａとその外面を被覆
させた抵抗層１１ｂからなる。この帯電ブレード１１の
長手方向両端を夫々スペーサ部材１２・１２にビス１３
・１３で固定して取つけてある。スペーサ部材１２・１
２は不図示の不動部材に支持させてある。帯電ブレード
１１と感光ドラム１との隙間Ｚはスペーサ部材１２・１
２によって規定される。帯電ブレード１１は可動しない
ので、電気接点部でのノイズの発生を押えることができ
るようになる。また帯電ローラ２に比べて配設スペース
を省略できるという利点もある。

【００５１】なお帯電部材はローラ型やブレード型以外
にもロッド型・ブロック型・ワイヤ型・シート型等の任
意の形状・形態のものとすることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上のように本発明は、抵抗層を設けた
帯電部材を被帯電体に対して間隙を介して非接触に対向
配置し、該帯電部材に振動電圧を印加して非帯電体の帯
電を実行させる帯電装置について、帯電前除電のための
専用機器、例えば除電用露光ランプ装置や放電器などを
配備することなく、しかも環境湿度に左右されることな
く常に安定した帯電電位の帯電処理を実行させることが
でき、所期の目的がよく達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明に従う帯電装置を像担持体の帯電手
段として使用した画像形成装置の一例の概略構成図

【図
２】　　帯電ローラに対する電圧印加のタイミングチャ
ート例

【図３】　　他のタイミングチャート例

【図４】　　（
ａ）・（ｂ）は帯電部材を帯電ブレードとした帯電装置
の横断側面図と、途中部省略の正面図

【図５】　　帯電
部材へ印加される直流電圧と帯電電位の関係を示す図

【図６】　　帯電部材へ印加される直流電流と帯電電位
の関係を示す図

【図７】　　感光ドラムの周回と帯電電位の変化を示す
図

【符号の説明】

１　　　　被帯電体としての感光ドラム２・１１　　　
　帯電部材としての帯電ローラ又は帯電ブレード ３　　　　電源 ２ｃ・１２　　　　スペーサローラ又はスペーサＺ　　
　　間隙

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被帯電体面に間隙を介して対向配置さ
   れ、被帯電体との対向部に抵抗層を備えた帯電部材に電
   圧を印加して被帯電体面を帯電する帯電装置において、
   帯電部材に対する印加電圧は振動電圧であって、被帯電
   体が除電された状態から帯電される時振動中心電圧成分
   を定電流制御するとともにこの時の直流電圧を検知した
   後定電圧制御することを特徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】　　帯電部材と被帯電部材との対向間隙距
   離は１ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載の
   帯電装置。
3. 【請求項３】　　振動電圧は交流成分と直流成分との重
   畳電圧であることを特徴とする請求項１記載の帯電装置
   。
4. 【請求項４】　　振動電圧は交流成分と直流成分との重
   畳電圧であり、交流成分はそのピーク間電圧値が、帯電
   部材を被帯電体面に所定の間隙を介して対向させ帯電部
   材と被帯電部材との間に直流電圧を印加して被帯電部材
   の帯電が開始するときの印加直流電圧値を帯電開始電圧
   値としたとき該帯電開始電圧値の２倍以上であることを
   特徴とする請求項１記載の帯電装置。