JPH0588505A

JPH0588505A - 接触帯電方法及び接触帯電装置

Info

Publication number: JPH0588505A
Application number: JP27670391A
Authority: JP
Inventors: Eiji Ofuku; 英治大福; Kinya Suzuki; 欽也鈴木; Yoshitomo Masuda; 善友増田; Hiroshi Harashima; 原島　　寛; Takahiro Kawagoe; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】接触帯電部材を被帯電体に当接させ、これら
接触帯電体と被帯電体との間に電圧を印加して、被帯電
体を帯電させる場合に、低電圧で効率よく、十分な帯電
電位が得られるようにする。【構成】接触帯電部材（Ａ）を被帯電体（Ｂ）に当接
させ、これら接触帯電体（Ａ）と被帯電体（Ｂ）との間
に電圧を印加して、被帯電体（Ｂ）を帯電させる場合
に、上記接触帯電部材（Ａ）の静電容量を被帯電体
（Ｂ）の静電容量よりも小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機等の電子写真装
置などに好適に適用される接触帯電装置に関し、更に詳
述すると、比較的低い印加電圧で十分な帯電電位が得ら
れ、低消費電力化、小型化、オゾン発生の低減化を図る
ことができる接触帯電方法及び接触帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、複写機等の電子写真装置において、感光体表面を所
定の電位に均一帯電させる方法としては、ワイヤ電極と
シールド電極とを有するコロナ放電器を用いる方法が一
般に用いられている。

【０００３】しかしながら、このコロナ放電による方法
には、感光体上で５００〜７００Ｖの高電位を得るた
めには４〜８ｋＶの高電圧を印加する必要がある、コ
ロナ放電によってオゾン等が発生する、コロナ電流の
数パーセントしか帯電に利用されず帯電効率が悪い、
ワイヤ電極がほこり等によって汚れやすい、などの問題
点がある。

【０００４】そこで、これらの問題点を解消するべく、
コロナ放電器を使用せずに帯電部材に被帯電体を接触さ
せて帯電を行なう接触帯電法が提案されている（特開昭
６４−７３３６７号公報など）。しかしながら、特開昭
６４−７３３６７号公報などに提案されている従来の接
触帯電法は、帯電部材と被帯電体とを接触させた状態で
帯電を行うものではあっても、正確には帯電部材と被帯
電体との間の微小な空隙を通して気中放電を行わせるこ
とにより被帯電体を帯電させるものであり、気中放電に
関するパッション（Ｐａｓｃｈｅｎ）の法則と微小な空
隙の距離とに基づく、数百ボルトにも及ぶ帯電開始電圧
を必要とするといった欠点がある。本発明者の検討によ
れば、この帯電閾値とでもいうべき帯電開始電圧は、通
常６００〜７５０Ｖにも及び、例えば−６００Ｖの帯電
電位を得るためには−１３００〜−１５００Ｖもの高電
圧を印加する必要があった。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、低電圧で十分な帯電電位を得ることができ、しかも
コロナ放電器を用いる方法に見られるようなオゾン発生
や帯電効率などの問題点も十分に解決することができる
接触帯電方法及び接触帯電装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、接触帯電
部材を被帯電体に当接させて電圧を印加し、被帯電体を
帯電させる場合に、上記接触帯電部材の静電容量を被帯
電部材の静電容量よりも小さくすることにより、印加電
圧が比較的低電圧でも良好な帯電電位が得られることを
見出し、本発明を完成したものである。

【０００７】即ち、これまで実用化が検討されてきた接
触帯電装置（特開昭６４−７３３６７号公報等）は、接
触帯電部材の静電容量を被帯電体の静電容量よりも十分
に大きくとることで、交流電圧に対するリアクタンスが
接触帯電部材の抵抗値よりも十分に低くなるように構成
し、被帯電体にピンホールなどが生じた場合のリークに
よる給電部の電圧降下を防止して、帯電不良や帯電ムラ
の発生を防止しているが、本発明者は、敢えて接触帯電
部材の静電容量を被帯電体の静電容量よりも小さくした
ところ、比較的低電圧で帯電不良や帯電ムラの発生を防
止して十分な帯電電位を得ることができることを見出し
たものである。

【０００８】従って、本発明は、接触帯電部材を被帯電
体に当接させ、これら接触帯電体と被帯電体との間に電
圧を印加して、被帯電体を帯電させる接触帯電方法にお
いて、上記接触帯電部材の静電容量を被帯電体の静電容
量よりも小さくしたことを特徴とする接触帯電方法、及
び被帯電体表面に当接して被帯電体を帯電させる接触帯
電部材と、この接触帯電部材と被帯電体との間に電圧を
印加する電圧印加手段とを具備してなる接触帯電装置に
おいて、上記接触帯電部材表面の静電容量を上記被帯電
体表面の静電容量よりも小さくしたことを特徴とする接
触帯電装置を提供する。

【０００９】なお、接触帯電部材の静電容量を被帯電体
の静電容量よりも小さくすることにより、比較的低電圧
でも良好な帯電を行い得る理由は明らかではないが、次
のような理由によるものではないかと思われる。即ち、
接触帯電部材と被帯電体との間に印加された電圧は、そ
れぞれの静電容量に応じて分配さるが、この場合接触帯
電部材の静電容量を被帯電体の静電容量よりも小さくす
ると、接触帯電部材にほとんどの電圧がかかることにな
る。このため、接触帯電部材内部での電荷の移動がより
速やかに起こり、気中放電ではなく、又は気中放電と共
に、直接電荷移動や摩擦帯電などの他の帯電過程を通し
て帯電が起こり、帯電過程がより速やかに行われるため
ではないかと思われる。

【００１０】以下、本発明について更に詳しく説明す
る。本発明の接触帯電方法及び接触帯電装置は、例えば
図１に示すように、接触帯電部材Ａを被帯電体Ｂに当接
させて、これら接触帯電部材Ａと被帯電体Ｂとの間に交
流電源Ｖ_AC及び直流電源Ｖ_DCから電圧を印加し、被帯電
体Ｂを帯電させるものであり、この場合に接触帯電部材
Ａの静電容量を被帯電体Ｂの静電容量よりも小さくして
ある。

【００１１】ここで、図１に示した例において、接触帯
電部材Ａはステンレス基体Ａ１上に導電性ゴム層Ａ２を
被覆し、更にその表面上に抵抗調整材と誘電体材料とか
らなる表面層（接触帯電層）Ａ３を形成したロール状の
ものであり、また被帯電体ＢはアルミニウムドラムＢ２
表面に感光体層Ｂ１を形成した構成とされている。

【００１２】上記接触帯部材Ａの表面層（接触帯電層）
Ａ３は、通常導電体又は半導体とゴム又は合成樹脂とか
ら形成される。この場合、この表面層（接触帯電層）Ａ
３を形成する導電体、半導体、ゴム、合成樹脂は、通常
の接触帯電体に使用されるものを使用することができ、
具体的には、導電体及び半導体としてグラファイト粉
末、導電性カーボン粉末、ＴｉＯ₂，ＳｎＯ₂等の金属化
合物半導体、ポリアニリン，ポリアセチレン，ポリピロ
ール等の導電性高分子物質などが挙げられ、またゴム及
び合成樹脂としては天然ゴム，変性天然ゴム，スチレン
−ブタジエンゴム，イソプレンゴム，アクリロニトリル
ブタジエンゴム，クロロプレンゴム，エチレン−プロピ
レンゴム，エチレンプロピレンターポリマー，ブチルゴ
ム，アクリルゴム，ハイパロン，シリコーンゴム，フッ
素ゴム，多硫化ゴム，ウレタンゴム等のゴム類、ポリウ
レタン系，ポリオレフィン系，ポリスチレン系，ポリエ
ステル系，ポリアミド系等の合成樹脂が挙げられるが、
特に良好な帯電効率が得られることからポリウレタン
系、ポアミド系等の合成樹脂にカーボン粉末、金属酸化
物等の導電体又は半導体を均一に混合した複合材料が、
接触帯電部材Ａの表面層（接触帯電層）Ａ３として好適
に使用される。なお、この表面層（接触帯電層）Ａ３
は、多孔質状であっても２層以上の積層体であってもよ
い。

【００１３】図１の構造を電気的な等価回路で表すと図
２のようになる。即ち、Ｒ１は上記接触帯電部材Ａの導
電性ゴム層Ａ２の抵抗、Ｒ２、Ｃはそれぞれ接触帯電部
材Ａの表面層Ａ３の抵抗及び静電容量、Ｃ_OPCは被帯電
体Ｂの感光体層Ｂ１の静電容量であり、ＳＷは両端の電
圧が放電開始電圧以上になったときのみ閉じるスイッチ
である。

【００１４】この図２の等価回路において、従来の接触
帯電方法及び装置においては、Ｃ≫Ｃ_OPCとなるように
構成し、直流電圧に交流電圧を重畳して印加することに
より、気中放電現象を通して被帯電体を帯電させている
が、本発明においては、Ｃ＜Ｃ_OPCとなるように構成
し、これにより比較的低い電圧の印加で十分な帯電電位
を得るようにしたものである。より具体的には、従来の
方法では−６００Ｖ程度の帯電電位を得るためには、直
流電圧−７５０Ｖに振幅１．５ｋＶの交流電圧を重畳し
て印加するか、また直流電圧のみを印加する場合には−
１．５ｋＶもの高電圧を印加する必要があるのに対し
て、本発明法によれば例えば直流電圧のみを印加する場
合で、−１ｋＶ程度の比較的低い電圧を印加すれば−６
００Ｖ程度の帯電電位を得ることができる。

【００１５】このように、本発明の接触帯電方法及び装
置は、接触帯電部材Ａの静電容量Ｃを被帯電体Ｂの静電
容量Ｃ_OPCよりも小さくしたものであるが、この場合特
に制限されるものではないが、Ｃ_OPC／Ｃの値が２〜１
００、特に２〜３０程度となるようにすることが好まし
い。また、接触帯電部材Ａの静電容量Ｃは、単位面積あ
たりで比較して被帯電体Ｂの静電容量Ｃ_OPCより小さけ
ればよく、その絶対値は特に制限されないが、１ｃｍ²
あたり５０００〜０．１ｐＦ、特に１００〜５ｐＦ程度
とすることが好ましい。更に、接触帯電部材Ａの抵抗値
（Ｒ１＋Ｒ２）は、体積抵抗率で１０〜１０¹²Ωｃｍ、
特に１０⁶〜１０⁹Ωｃｍ程度とすることが好ましい。接
触帯電部材Ａの抵抗値をこのように調整することによ
り、被帯電体Ｂにピンホールが生じてもリークによる電
圧降下を有効に防止することが可能となる。

【００１６】なお、接触帯電部材Ａの静電容量Ｃ及び接
触帯電部材Ａの抵抗値は、この接触部材Ａの表面層（接
触帯電層）Ａ３を形成している上記導電体又は半導体
と、ゴム材料又は合成樹脂材料との混合比率を適宜調節
することにより容易に調整することができる。

【００１７】ここで、従来法のように気中放電を通して
帯電を行う場合、特に直流電圧に交流電圧を重畳して電
圧を印加する場合には、接触帯電部材の静電容量を被帯
電体の静電容量よりも大きくした方がより効率的に帯電
が起こると考えられている。従って、この理論によれ
ば、接触帯電部材の静電容量を被帯電体の静電容量より
も小さくした本発明の方法は、気中放電を通して帯電を
行う場合には帯電効率の点で不利になると考えられる
が、本発明の方法では、後述する実施例と比較例との比
較から明らかなように、非常に効率よく帯電を行うこと
ができ、これは気中放電ではなく、又は気中放電の他に
直接電荷移動や摩擦帯電などの他の帯電過程を通して帯
電が起きていることによると思われる。

【００１８】即ち、気中放電による帯電では（比較
例）、６００〜７５０Ｖにも及ぶ帯電開始電圧（帯電閾
値）が必要であるのに対して本発明方法（実施例）では
帯電開始電圧が１００Ｖ程度となっていることから、本
発明方法では気中放電ではなく、直接電荷移動や摩擦帯
電などの他の帯電過程を通して帯電が起きていることが
容易に推測される。なぜならば、気中放電に関するパッ
ション曲線から考察するかぎり、どんな空隙幅を選んで
も１００Ｖ程度の空隙電圧では気中放電は起こり得ない
ことが明らかであるからである（Ｒ．Ｍ．シャファート
著、井上英一監訳、共立出版、「電子写真」ｐ２８９参
照）。

【００１９】なお、本発明の接触帯電方法及び接触帯電
装置は、上記図１に示した構成の装置及び方法に限定さ
れるものではなく、例えば接触帯電部材の構造は、１層
構造、２層構造或いは３層以上の積層構造であってもよ
く、表面に導電体又は半導体と、ゴム又は合成樹脂とか
らなる接触帯電層が形成されているものであればよい。
また、その形状もロール状に限定されず、例えばブラシ
状、プレート状等の接触帯電に適用することができる形
状であれば、いずれの形状であってもよい。更に、被帯
電体にも特に制限はなく、帯電を必要とするものであれ
ばいずれのものも適用することができる。なおまた、図
１では直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加するよ
うに構成してあるが、直流電圧のみを印加するようにし
てもよい。

【００２０】

【実施例】以下、実施例，比較例を示して本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるもの
ではない。

【００２１】［実施例］ポリウレタン樹脂に１６．６重
量％のグラファイト粉末を添加し、厚さ３ｍｍのシート
上に成形した。このシートの１ｃｍ²当たりの抵抗は８
×１０⁸Ωであり、静電容量は１１ｐＦであった。この
シートを２０×２０ｍｍのプレート状に切り出し、これ
を導電性両面粘着テープを用いてアルミニウム基板上に
貼着して、プレート状の接触帯電部材を作成した。

【００２２】この接触帯電部材のシート面を１ｃｍ²当
たりの静電容量が９０ｐＦの有機感光体からなる被帯電
体に当接させ、この接触帯電部材と被帯電体との間に直
流電圧を印加して、帯電試験を行った。このとき、徐々
に印加電圧を上げていき、その都度被帯電体の帯電電位
を測定した。印加電圧と帯電電位との関係を図３に示
す。

【００２３】［比較例］ブタジエンゴムに導電性カーボ
ンを配合して体積抵抗率を１０³Ωｃｍとした導電性ゴ
ムシートの表面をディッピング法により一液性ウレタン
溶液に塗料用カーボンを混合分散して調製した導電性塗
料で被覆し、該導電性ゴムシート上に体積抵抗率を１０
⁸Ωｃｍの導電性保護膜を形成した。この導電性ゴムシ
ートの１ｃｍ²当たりの抵抗は２×１０⁷Ωであり、静電
容量は２００ｐＦであった。この導電性ゴムシートを２
０×２０ｍｍのプレート状に切り出し、これを導電性両
面粘着テープを用いてアルミニウム基板上に貼着して、
プレート状の接触帯電部材を作成した。

【００２４】この接触帯電部材を用い、実施例と同様に
して帯電試験を行った。印加電圧と帯電電位との関係を
図３に示す。

【００２５】図３に示した結果から、従来法である比較
例においては−６００Ｖ程度の帯電電位を得るために−
１．５ｋＶもの高い電位を印加する必要があるのに対し
て、本発明法である実施例においては−１ｋＶの比較的
低い印加電圧でも−６００Ｖ程度の帯電電位が得られる
ことが確認された。

【００２６】また、図３の実施例と比較例とを比べる
と、帯電開始電圧が比較例では−７５０Ｖ程度であるの
に対して、実施例では−１００Ｖ程度から帯電が始まっ
ていることが認められる。従って、本発明によれば、帯
電過程がより効率的に進行し、効率よく帯電を行い得る
ことが認められる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の接触帯電
方法及び接触帯電装置によれば、比較的低い印加電圧
で、効率よく帯電を行うことができ、従って、低消費電
力化、装置の小型化が達成される。しかも、コロナ放電
を利用していないのでオゾンの発生も極めて少ないもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接触帯電装置の一例を示す概略図であ
る。

【図２】同装置の等価回路図である。

【図３】実施例及び比較例における帯電試験の印加電圧
と帯電電位との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

Ａ接触帯電部材Ｂ被帯電体Ｖ_AC 交流電源（電圧印加手段）Ｖ_DC 直流電源（電圧印加手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接触帯電部材を被帯電体に当接させ、こ
れら接触帯電体と被帯電体との間に電圧を印加して、被
帯電体を帯電させる接触帯電方法において、上記接触帯
電部材の静電容量を被帯電体の静電容量よりも小さくし
たことを特徴とする接触帯電方法。
【請求項２】被帯電体表面に当接して被帯電体を帯電
させる接触帯電部材と、この接触帯電部材と被帯電体と
の間に電圧を印加する電圧印加手段とを具備してなる接
触帯電装置において、上記接触帯電部材表面の静電容量
を上記被帯電体表面の静電容量よりも小さくしたことを
特徴とする接触帯電装置。