JPH0453981A - 接触帯電装置及び画像形成装置 - 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、振動電圧を含む電圧を印加した接触帯電部材
を被帯電体に接触させて被帯電体面の帯電処理（除電処
理も含む）を行う接触式の帯電装置に関する。

また該接触帯電装置を使用した画像形成装置に関する。

（従来の技術） 例えば、電子写真装置（複写機・レーザービームプリン
タ・画像表示装置など）・静電記録装置等の画像形成装
置に於て、感光体・誘電体等の被帯電体としての画像担
持体面を帯電処理する手段機器としては一般にコロナ帯
電器が広く利用されている。

コロナ帯電器は画像担持体等の被帯電体面を所定の電位
に均一に帯電処理する手段として有効である。しかし、
高価な高圧トランス（６〜８ＫＶ程度）を必要とする、
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
するのてその対処構成に工夫を要する等の問題点を有し
ている。

このようなコロナ帯電器に対して、電圧を印加した接触
帯電部材を被帯電体面に接触させて被帯電体面を帯電処
理する接触帯電装置があり、これは電源の低圧化が図れ
る、オゾンの発生は極々微量である、等の利点を有して
いることがら、例えば画像形成装置に於て感光体・誘電
体等の画像担持体面を帯電処理する、コロナ帯電器に代
わる手段装置として注目され、その実用化研究が進めら
れている（特開昭５７−１７８２６７・５６−１０４３
５１・５８−４０５６６・５８−１３９１５６・５８−
１５０９７５号公報等）。

本出願人も、接触帯電に関して均一な帯電処理等を目的
として種々の改善提案を行なっている。

例えば、直流電圧Ｖ。Ｃと、被帯電体に直流電圧を印加
したときの被帯電体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク
間電圧ｖＰｐを有する振動電圧ＶＡＣ（交番電圧、脈流
電圧：正弦波・矩形波・三角波など、時間とともに電圧
値が周期的に変化する電圧、以下、交流電圧又は交流電
圧成分と記す）とを重畳した電圧Ｖ。Ｃ＋ＶＡＣ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や、被
帯電体面に存在する可能性のあるピンホール等の表面欠
陥部での電流リークに起因する帯電不良を防止するべく
接触帯電部材面に高抵抗層を設けること、などである（
特開昭６３−１４９６６８・１４９６６９号公報等）。

第５図に接触帯電装置を画像担持体面の一次帯電処理手
段として使用した画像形成装置の一例の概略構成を示し
た。

１は被帯電体としての画像担持体であり、本例のものは
矢印Ａの時計方向に所定の周速度（プロセススど一ト）
で回転駆動されるドラム型の電子写真感光体（以下、感
光ドラムと記す）である。

２は接触帯電部材としての帯電ローラであり、芯金２８
とその外周に同心一体に形成した導電性弾性ローラ部２
ｂからなり、感光ドラム１面に対してドラムにほぼ平行
に所定の押圧力をもって圧接して配設してあり、感光ド
ラム１の回転駆動に伴い従動回転する。

３・４はこの帯電ローラ２に対するバイアス印加電源で
あり、所定の直流電圧Ｖ。Ｃと交流電圧ｖＡｃの重畳電
圧ｖＤｃ＋ｖＡｃか芯金２８を介して帯電ローラ２に印
加されることで回転感光ドラム１面が所定の極性・電位
に接触帯電方式で一様に一次帯電処理される。

その感光ドラム１の一次帯電処理面に対して不図示の露
光手段にて目的画像情報の露光５（レーザーど−ム走査
露光、原稿画像の結像露光等）がなされることで感光ト
ラム１の面に目的画像情報に対広した静電潜像が形成さ
れる。

次いでその形成潜像がトナー現像器６により反転現像又
は正規現像され、その現像トナー画像が感光トラム１と
該感光ドラム１面に所定の押圧力をもって接触している
転写ローラ８との圧接ニップ部（転写部）に不図示の給
紙部から適切なタイミングをもって給送された転写材７
の面に順次に転写されていく。

転写ローラ８は芯金８ａとこの外周に同心一体に形成し
た導電性弾性ローラ部８ｂからなり、バイアス印加電源
から芯金８ａを介して転写ローラ８にトナー像のトナー
の帯電極性とは逆極性の転写ＤＣバイアス電圧が印加さ
れ、感光ドラム８面側のトナー像が転写材７面側に静電
的に引き付けられて転写される。

転写部を通過してトナー像の転写を受けた転写材７は感
光ドラム１面から分離され、不図示の定着器へ導入され
て像定着を受けて画像形成物（プリント・コピー）とし
て出力される。

像転写後の感光ドラム１面はクリーニング装置１０で転
写残りトナー等のドラム面付着汚染物か除去されて清浄
面化され、再び一次帯電以下の作像プロセスを受けて緑
返して作像に供される。

（発明が解決しようとする問題点） 接触帯電における１つの問題として、接触帯電部材に対
して振動電圧を含む電圧を印加して被帯電体面の帯電処
理又は除電処理を実行させたとき振動電圧成分に起因す
る、耳ざわりな所謂帯電音が大なり小なり発生すること
が挙げられる。

具体的に航述第５図例の画像形成装置を例にすると、 感光トラム１： 外径３０ｍｍ・肉厚１ｍｍ・長さ３２０ｍｍのアルミニ
ウムシリンダの外周面に厚さ５０μｍで有機光半導体層
を形成したもの（ｏｐｃ感光ドラム）。

接触帯電ローラ２： 芯金２ａ＝直径６ｍｍのステンレス製芯金導電性弾性ロ
ーラ部２ｂ＝外径１６ｍｍ・長さ３００ｍｍのカーボン
粒子分散 ＥＰＤＭゴムローラ。硬度は約３０度 （アスカ−Ｃ）。

印加バイアスの直流電圧成分ｖ０゜ ＝−５００Ｖ −次帯電電圧＝−４５０Ｖ。

の条件において、プロセススピード（感光トラム１の周
速度）を、 ２５ｍｍ／ｓｅｃとした場合、 ５０　ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃとした場合、１００　ｍ
　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃとした場合の３つの場合について
、夫々感光ドラム１面に十分な帯電状態を得ることがで
きる、接触帯電ローラ２に対する印加バイアスの交流電
圧成分ｖＡｃを測定した。その結果を下表に示す。

状態では帯電ローラ２の帯電音以外の装置駆動音や給紙
部等の、雑音が入ってくるので、感光ドラム１を停止し
て帯電ローラ２に上記の交流電圧成分ＶＡＣを含む電圧
を印加することで騒音計で測定したものである。

感光ドラムのプロセススピードを大きくする程、交流電
圧成分ｖＡｃのＡＣ周波数を大きくしないと画像上の所
謂サイクルマークが発生するのて、プロセススど−ドを
２５　ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ、５０ｍｍ／ｓｅｅ、１
００ｍｍ／ｓｅｃと大きくするにつれてＡＣ周波数も大
きくする必要があり、周波数か小さい間は帯電音騒音は
小さいか、周波数が大きくなるにつれて帯電音騒音が大
きくなり、高周波になると騒音計の値の差以上に人の耳
には不快感か増加して聞こえる。

上記の場合、プロセススピードが２５ｍｍ／ｓｅｃでは
帯電騒音は気になる程のものではないが、５０　ｍ　ｍ
　／　ｓ　ｅ　ｃは気になる騒音となり、１００ｍｍ／
ｓｅｃては不快な刺激的騒音となる。

帯電音騒音は上記の画像形成装置の場合は感光ドラム１
に接触させである帯電ローラ２の印加交流電圧成分ｖＡ
ｃにより被帯電体としての感光ドラム１に周期的な振動
が加えられることで、第６図のモデル図に示したように
感光トラム１に破線１ａと一点鎖線１ｂで示したような
定在振動が生じ、これがドラム周囲の空気をふるわせて
帯電音騒音となって伝播する。

本発明は接触帯電についての上述のような帯電音騒音の
発生を実質的になくする、或し１は大幅に低減させるこ
とを目的とする。

（問題点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接触帯電装置又は画像
形成装置を特徴とする。

（１）振動電圧を含む電圧を印加した接触帯電部材を被
帯電体に接触させて被帯電体面の帯電処理を行う接触式
の帯電装置において、接触帯電部材とは別に被帯電体に
接触し振動電圧が印加される他の部材を有し、 振動電圧を含む電圧の印加された接触帯電部材の接触に
より被帯電体に生じる定在振動と、振動電圧が印加され
た他の部材の接触により被帯電体に生じる定在振動とが
互いに打ち消し合う関係となるように、接触帯電部材に
対する振動電圧と他の部材に対する振動電圧の位相関係
を設定した、 ことを特徴とする接触帯電装置。

（２）画像担持体に該画像担持体面を帯電処理する工程
を含む作像プロセスを通用して画像形成を実行する画像
形成装置において、 帯電処理手段は振動電圧を含む電圧を印加した接触帯電
部材を画像担持体に接触させて画像担持体面の帯電処理
を行なう接触式の帯電装置であり、 画像担持体に接触する転写手段に対して振動電圧を印加
し、振動電圧を含む電圧の印加された接触帯電部材の接
触により画像担持体に生じる定在振動と、振動電圧の印
加された転写手段の接触により画像担持体に生じる定在
振動とが互いに打消し合う関係となるように接触帯電部
材に対する振動電圧と、転写手段に対する振動電圧の位
相関係を設定した、 ことを特徴とする画像形成装置。

（３）画像相持体に該画像担持体面を帯電処理する工程
を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像
形成装置において、 帯電処理手段は振動電圧を含む電圧を印加した接触帯電
部材を画像担持体に接触させて画像担持体面の帯電処理
を行なう接触式の帯電装置であり、 画像担持体に接触する画像担持体面クリーニング手段に
対して振動電圧を印加し、振動電圧を含む電圧の印加さ
れた接触帯電部材の接触により画像担持体に生じる定在
振動と、振動電圧の印加された画像担持体面クリーニン
グ手段の接触により画像担持体に生じる定在振動とが互
いに打ち消し合う関係となるように接触帯電部材に対す
る振動電圧と、画像担持体面クリーニング手段に対する
振動電圧の位相関係を設定した、ことを特徴とする画像
形成装置。

（作　用） 上記のように接触帯電装置について、接触帯電部材とは
別に被帯電体に接触し振動電圧が印加される他の部材を
具備させることで、該他の部材によっても被帯電体に定
在振動を生じさせ、この場合その定在振動と、接触帯電
部材による被帯電体に生じる定在振動とが互いに打ち消
し合う関係になるように接触帯電部材と他の部材との夫
々に対する振動電圧の位相関係を適当にずらした関係に
設定することで、被帯電体の振動を押さえることができ
、これにより帯電音騒音の発生を実質的になくする或い
は大幅に低減化することができる。

接触帯電装置を被帯電体としての画像担持体の帯電処理
手段として使用した画像形成装置にあっては、画像形成
装置に接触させて配設されている他の作像プロセス手段
機器、具体的には画像転写手段や画像担持体面クリーニ
ング手段などを他の部材としてこれに上記のような関係
に振動電圧を印加するようにすることで、画像担持体の
接触帯電部材による帯電音騒音の発生を実質的になくす
る或いは大幅に低減化して静粛な画像形成装置を構成す
ることができる。

（実　施　例） 〈実施例１〉 第１図は本発明に従う一実施例画像形成装置の構成概略
図を示している。前述第５図例の画像形成装置と共通す
る構成部材部分については同一の符号を付して再度の説
明を省略する。

感光ドラム１や帯電ローラ２の構成は前記の騒音測定の
場合と同様である。転写ローラ８は帯電ローラ２と同様
の材質・硬度のものである。

Ｔ、はトランスの１次巻線、Ｔ、は帯電ローラ２に対す
る直流（Ｄ　Ｃ）電源４の巻線であり、ここで昇圧した
交流（ＡＣ）電圧をダイオードＤ、とコンデンサーＣ，
により一５００ｖに変換する。

Ｔ２は転写ローラ８に対するＤＣ電源９の巻線であり、
ダイオードＤ２とコンデンサＣ２により＋６００ＶのＤ
Ｃ電圧が得られる。

Ｔ３　・Ｔ３　′はＡＣ電源３・３′用の巻線であり、
ともにＶｐｐ＝　１６００　Ｖの出力電圧を得るように
同じ巻線数を持つ。

Ｃ３は帯電ローラ２と転写ローラ８とに対する印加ＡＣ
電圧の位相角を互いにずらす為に設けられたコンデンサ
ーである。

而して、１次巻線Ｔ。の両端に１２００ＨｚのＡＣ電圧
が印加されると、帯電ローラ２には夫々下記のＤＣ＋Ａ
Ｃの重畳電圧が印加される。

■、帯電ローラ２ ＤＣニー５ｏｏｖ ＡＣ：　１２００Ｈｚ、１６００Ｖｐｐ■、転写ローラ
８ ＤＣ：　＋６００Ｖ ＡＣ：　１２００Ｈｚ、１６００Ｖｐｐただし、帯電ロ
ーラ２と転写ローラ８に対する印加ＡＣ電圧成分は第２
図に示すように本実施例ではコンデンサー０３により位
相角が互いに９０°ずれたものにしである。

このように感光ドラム１に接触している転写ローラ８に
対してもＡＣ電圧成分を印加して前述の騒音測定と同様
に騒音測定を行なったところ、前述の騒音測定において
帯電ローラまたけにＡＣ電圧成分１２００Ｈｚ　−１６
００Ｖ、。

か印加されていて転写ローラ２にはＡＣ電圧成分の印加
がない場合の発生騒音５０ｄＢ　（Ａ）に対し本実施例
では３５ｄＢ（Ａ）と大幅な騒音低下がみられた。

前述したように、感光ドラム１はＡＣ電圧成分が印加さ
れて接触している帯電ローラ２により周期的な振動が加
えられて定在振動が生じている。これに加えて本実施例
では感光ドラム１に接触している転写ローラ８に対して
もＡＣ電圧成分を印加したことで、感光ドラム１にはこ
の転写ローラ２による定在振動が生じている。

しかし帯電ローラ２と転写ローラ８に対する印加ＡＣ電
圧成分は同じ周波数で位相角がずれていて、帯電ローラ
２と転写ローラ８により夫々感光ドラムｌに生じる定在
振動が互いに打消し合う関係となることで、感光ドラム
の振動が減少し帯電音騒音が大幅に低下したのである。

本実施例では帯電ローラ２と転写ローラ８は感光ドラム
１を挟んでほぼ１８ｏ°対向する位置に設定されており
、共に感光ドラム１の定在振動の腹の部分であり、帯電
ローラ２と転写ローラ８は同様の材質で、硬度もともに
ほぼ同じという条件下で、両ローラ２・８に対するＡＣ
電圧成分の位相差は９０°付近で最も消音効果が大であ
った。

上記位相差については、帯電ローラ２に起因する感光ト
ラム】の定在振動を打消すための他の接触部材、本実施
例では転写ローラ８の配置位置や、その材質等により最
適の位相差の値はケースバイケースで異なるが、コンデ
ンサーＣ３の容量を振って防音効果を測定して最適の位
相ずれ量を求めればよい。

〈実施例２〉 本実施例（第３図）は感光ドラム１のクリーニング装置
ｌＯにおいて感光ドラム１に接触して回転するクリーニ
ングローラ（クリーナローラ）１２に対してＡＣ電圧を
印加することで帯電音騒音の発生を押えるようにしたも
のである。

転写手段は本実施例では感光ドラム１に非接触の転写コ
ロナ帯電器１１としである。９′はその電圧印加電源で
ある。

クリーニング装置１０は、導電性ウレタンゴムよりなる
クリーニングローラ１２、該ローラ１２の面に接触させ
たスクレーパ１３、クリーニングブレード１４等からな
り、クリーニングローラ１２、クリーニングブレート１
４は感光ドラム１面に所定の圧接力をもって接触してい
る。

クリーニングローラ１２は感光トラム１の回転周速度（
プロセススピード）よりも遅い周速度で回転駆動されて
感光ドラム１面を摺擦して転写部通過後の感光ドラム１
面の残留現像剤等の付着汚染物をこすり取る。

クリーニングローラ１２面へ付着移行した残留トナー等
はスクレーパ１３によりクリーニングローラ１２面から
掻き落されてクリーニング容器１０ａ内に収容される。

クリーニングローラ１２をすり抜けたトナー等は次位の
クリーニングプレート１４で感光ドラム１面から除去さ
れる。

クリーニングローラ１２には芯金１２ａを介してＡＣ電
圧が供給される。このＡＣ電圧は、帯電ローラ２に印加
したＡＣ電圧成分により感光ドラム１に生じる定在振動
を打ち消す関係の定在振動がクリーニングローラ１２に
て感光ドラム１に生じるように、コンデンサー０３によ
り帯電ローラ２のＡＣ電圧成分とは位相ずれさせてあり
、これにより帯電音騒音が低減される。

本実施例では帯電ローラ２とクリーニングローラ１２に
供給するＡＣ電圧は共に同じ巻線Ｔ３より取り出してお
り、ＡＣ電圧波形も同じになるので、第１図例の装置の
ように別々の巻線丁、・Ｔ３　′からそれぞれ供給する
場合に比べて両ローラ２・１２に起因する振動の干渉作
用（消音作用）を、より効果的に生じさせることができ
る。

また、本実施例ではクリーニングローラ１２にＡＣ電圧
を印加することで、感光ドラム１上の転写残りトナー等
はＡＣ電圧の印加された該クリーニングローラ１２の振
動を受けてほぐし作用を受けると共に、ＡＣバイアスよ
り除電されて感光ドラム１面側から該クリーニングロー
ラ１２面側へ容易に移行除去され易くなり、クリーニン
グ性能が向上する効果も得られる。

〈実施例３〉 本実施例（第４図）は、接触帯電部材として導電性ウレ
タンエラストマーより成るブレート型の部材（帯電プレ
ート）１５を用い、また感光トラムｌのクリーニング装
置１０のクリーニングプレート１６にＡＣ電圧を印加す
ることで帯電音騒音を押えるようにしたものである。

クリーニングブレード１６は帯電プレート１５と同材質
でできており、感光ドラム１面に所定の押圧力をもって
接触させである。

このクリーニングプレード１６にはＡＣ電圧が供給され
る。このＡＣ電圧は、帯電プレード１５に印加したＡＣ
電圧成分により感光ドラム１に生じる定在振動を打ち消
す関係の定在振動がクリーニングブレート１６で感光ト
ラム１に生じるようにコンデンサー０３により帯電プレ
ート１５のＡＣ電圧成分とは位相すれさせてあり、これ
により帯電音騒音か低減される。

第１図恰第３図の装置のような帯電ローラ２やクリーニ
ングローラ１２は回転するために軸受や電気摺動接点等
の部材を要するが、本実施例のもののように非回転の固
定型帯電プレート１５や同クリーニングブレード１６の
場合は装置構成が簡単で、特に長寿命を必要としない小
型・簡易装置に適している。

（発明の効果） 以上のように本発明に依れば、接触帯電部材に振動電圧
成分を含む電圧を印加して被帯電体面の帯電を行なう方
式の接触帯電において問題となっている帯電音騒音の発
生を実質的になくする、或いは大幅に低減することが可
能となり、静粛な画像形成装置等を構成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例画像形成装置の概略構成図。 第２図は帯電ローラと転写ローラとに印加されるＡＣ電
圧成分の位相差を示した図。 第３図・第４図は夫々他の実施例画像形成装置の概略構
成図。 第５図は接触帯電装置を使用した画像形成装置の一例の
概略構成図。 第６図は感光ドラムに生じる定在振動のモデル図。 １は被帯電体としての画像担持体（感光ドラム）、２・
１５は接触帯電部材としての帯電ローラ又は帯電プレー
ド、８・１２は帯電音騒音発生防止のためのＡＣ電圧を
印加する他の部材としての転写ローラ又はクリーニング
ローラ。 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動電圧を含む電圧を印加した接触帯電部材を被
   帯電体に接触させて被帯電体面の帯電処理を行う接触式
   の帯電装置において、 接触帯電部材とは別に被帯電体に接触し振動電圧が印加
   される他の部材を有し、 振動電圧を含む電圧の印加された接触帯電部材の接触に
   より被帯電体に生じる定在振動と、振動電圧が印加され
   た他の部材の接触により被帯電体に生じる定在振動とが
   互いに打ち消し合う関係となるように、接触帯電部材に
   対する振動電圧と他の部材に対する振動電圧の位相関係
   を設定した、ことを特徴とする接触帯電装置。
2. （２）画像担持体に該画像担持体面を帯電処理する工程
   を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像
   形成装置において、 帯電処理手段は振動電圧を含む電圧を印加した接触帯電
   部材を画像担持体に接触させて画像担持体面の帯電処理
   を行なう接触式の帯電装置であり、 画像担持体に接触する転写手段に対して振動電圧を印加
   し、振動電圧を含む電圧の印加された接触帯電部材の接
   触により画像担持体に生じる定在振動と、振動電圧の印
   加された転写手段の接触により画像担持体に生じる定在
   振動とが互いに打消し合う関係となるように接触帯電部
   材に対する振動電圧と、転写手段に対する振動電圧の位
   相関係を設定した、 ことを特徴とする画像形成装置。
3. （３）画像担持体に該画像担持体面を帯電処理する工程
   を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像
   形成装置において、 帯電処理手段は振動電圧を含む電圧を印加した接触帯電
   部材を画像担持体に接触させて画像担持体面の帯電処理
   を行なう接触式の帯電装置であり、 画像担持体に接触する画像担持体面クリーニング手段に
   対して振動電圧を印加し、振動電圧を含む電圧の印加さ
   れた接触帯電部材の接触により画像担持体に生じる定在
   振動と、振動電圧の印加された画像担持体面クリーニン
   グ手段の接触により画像担持体に生じる定在振動とが互
   いに打ち消し合う関係となるように接触帯電部材に対す
   る振動電圧と、画像担持体面クリーニング手段に対する
   振動電圧の位相関係を設定した、ことを特徴とする画像
   形成装置。