JPH06149010A

JPH06149010A - 帯電方法、帯電装置、及び同装置を備えた電子写真装置

Info

Publication number: JPH06149010A
Application number: JP4294830A
Authority: JP
Inventors: Jiyunichi Nawama; 潤一縄間; Seiichi Suzuki; 誠一鈴木; Akira Kumon; 明九門
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-11-04
Filing date: 1992-11-04
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】被帯電体表面に均一な帯電を行うこと。構成
上、複雑な構成をとらず、交流電源を用いず動作するこ
と。低オソ゛ン発生であること。環境変動が少ないこと。【構成】定電流印加した複数の針状先端を有する帯電
部材が、被帯電体と、被帯電体に当接した、表面が絶縁
性樹脂で覆われている帯電補助部材とを帯電する行程
と、帯電補助部材が、被帯電体と当接するニップ部で被
帯電体上の電荷を除電し均す行程を含み、帯電補助部材
と被帯電体との距離が徐々に小さくなる領域に帯電部材
が設定されている帯電装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被帯電体を帯電する帯電
方法、帯電装置、及び同装置を備える電子写真装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】被帯電体が感光体である、電子写真装置
における帯電装置を例に説明する。

【０００３】感光体の表面を、所望の電位に均一に帯電
することを目的とする帯電装置は、大きく分類すれば、
非接触式と接触式とに分けられる。

【０００４】非接触式の帯電装置は、古くから研究さ
れ、また多く実用化されている。その代表例として、コ
ロトロン、また、スコロトロンが挙げられる。

【０００５】コロトロンは、直径が５０〜１００μｍ程
度のタンク゛ステン等の導電性ワイヤが、感光体との対向面の
みを開口した導電性平板（以下、ハウシ゛ンク゛と呼ぶ）で囲
まれた構造であり、前記導電性ワイヤに４〜１０kV程度
の高電圧を印加して、前記ハウシ゛ンク゛とワイヤ間で安定な
電界を形成することにより、感光体の表面に均一な電位
を与えることが出来る。このコロトロンを更に改良した
帯電装置として、スコロトロンがある。スコロトロン
は、コロトロンの開口したハウシ゛ンシ゛ンク゛面に、ハウスシ゛ンク゛と
は電気的に絶縁されたメッシュ状等のグリッド電極を設けた
構造になっており、前記グリッド電極にバイアス電圧を
印加することにより、感光体の表面電位を制御する効果
を持たせた帯電装置である。

【０００６】上記のコロトロン、またはスコロトロン
は、構造が単純であり、製造上、コスト面で利点を持つ
が、導電性ワイヤへのトナ-付着等による汚れによる放電
の不均一化、ワイヤ清掃時のワイヤの断線の可能性、感
光体のピンホールに対する異常な電流集中（火花放電の
発生）、コロナ放電に伴い発生するオソ゛ン等の活性分子によ
る感光体の劣化等、多くの問題点を有する帯電装置であ
る。

【０００７】上記の非接触式の帯電装置の問題点を解決
する帯電装置として、絶縁性樹脂で表面が覆われたロー
ラ状の帯電部材に直流電圧と交流電圧を印加し、感光体
に接触させて帯電する接触式帯電装置が考案され、実用
化に至っている（特公平３−５２０５８号公報）。前記
帯電装置では、帯電ローラと感光体間の空隙が微小で
（数ミクロン程度）、従って帯電に必要なコロナ電流量
が少なく、発生するオソ゛ン量は、コロトロン、スコロトロ
ンに比べて、１／１０から１／１００程度に抑制される
ので、感光体や周辺の部材を劣化することが少ない。ま
た、帯電ローラの表面が抵抗の高い絶縁性樹脂で被覆さ
れているので、感光体のピンホールにローラが当接した
場合でも、ピンホールに向かってローラ表面をローラの
長手方向に流れる電流量は僅かで、ピンホールに対する
異常な電流集中を防ぐことが出来る。帯電ローラには、
直流電圧と交流電圧が重畳されているので、感光体とロ
ーラ間で除帯電を繰り返し、さらには、感光体とローラ
の離間部分で印加した直流電圧に収束するので、帯電ム
ラが少なく、環境変動も少ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】帯電ローラに交流電圧
を印加せず、直流電圧のみを印加して感光体を帯電させ
る従来の帯電装置の主な欠点は、下に述べる通りであ
る。

【０００９】１．導電性付与内添材の帯電ローラからの
析出による感光体表面の汚染帯電ローラを感光体に適当なニップ幅を持たせてソフト
に接触させるためには、帯電ローラ材料はゴムなどの樹
脂材料である必要がある。しかし、多くのゴム材料は製
造時に内添される材料によって感光体を汚染したり、ま
た、導電性付与のために内添した導電製材料（特に導電
性の塩を用いた場合）によって感光体の表面抵抗が低下
し、帯電行程の後、像露光により描かれた静電潜像が崩
れ、画像上、画ボケとして現れる。

【００１０】上述のような、ローラ材料に内添した物質
の表面析出を防ぐためには、帯電ローラ表面を樹脂層で
覆う必要がある。この場合、表面を覆う樹脂は、何等内
添物質を含んでいないことが要求されるが、その場合、
多くの樹脂は単体では高抵抗であることから、帯電ロー
ラの表面は絶縁性樹脂で覆われることになる。

【００１１】半導電性の樹脂層上に、別の樹脂層を被覆
する場合、被覆した樹脂層にしわが発生し表面粗度が大
きくなる。表面粗度の大きいローラに直流電圧を印加し
て感光体を帯電した場合、帯電ローラと感光体のニップ
部では、帯電ローラの凹凸による空隙の大小が、帯電ロ
ーラと感光体の放電開始電圧の違いとして現れ、結果的
に、大きな帯電ムラが生じてしまう。

【００１２】２．帯電ローラ表面の離型性帯電ローラを感光体に接触させた場合、感光体に残留し
たトナ-等が帯電ローラ表面に付着することによる帯電ム
ラが問題となる。そのためには、帯電ローラにクリーニンク゛
部材を設けるか、または、帯電ローラの表面離型性を上
げる必要がある。帯電ローラにクリーニンク゛部材を設けた場
合、クリーニンク゛部材によるローラの摩耗、また、帯電ロー
ラに加わるトルク増大による感光体駆動トルクの増大、
等が問題となり、実用的ではない。そこで、帯電ローラ
表面を離型性の良い樹脂層で覆うことが要求されるが、
この場合にも、上述のように、ローラに樹脂層を被覆し
ようとすれば、しわが発生し、ローラの表面粗度が大き
くなり、結果的に大きな帯電ムラを引き起こす原因とな
る。

【００１３】３．ローラの表面傷による帯電不良帯電ローラと感光体間のニップ部にトナー等がかみこむ
ことにより、帯電ローラ表面には傷が入る。ローラ表面
に傷が入ることにより、前記ニップ部では、傷の入った
箇所だけが感光体との空隙が大きくなり、その結果放電
開始電圧が大きくなり、帯電不良を引き起こす原因とな
る。

【００１４】４．環境変動環境変動に伴い、ローラ材料の体積抵抗が変化し、それ
に伴い、印加した直流電圧のローラ内部での電圧降下が
変動することにより、帯電装置の環境変動が生じる。

【００１５】従来の、帯電ローラに直流電圧のみを印加
して感光体を帯電する帯電装置の主な欠点は、上記４点
であるが、上述のように、帯電ローラに、直流電圧と交
流電圧を印加する帯電装置は、上記４点の、従来技術が
抱えていた問題点を解決した。

【００１６】しかしながら、交流電圧を帯電ローラに印
加するために、電圧源が大型化し、帯電装置全体として
の大型化の原因となる、と言う問題点を持つ。また、感
光体と帯電ローラのニップ部に振動電界が形成されるた
めに、ニップ部の空隙による振動音が発生するという問
題点を持つ。

【００１７】本発明は上記問題点に鑑み、交流電圧を使
用することなく、直流電源のみの使用で、表面が絶縁性
樹脂で覆われたローラを帯電補助部材として用いること
により、上述の、ローラに直流電圧と交流電圧を印加す
る帯電装置と同程度に帯電能力の高い、また、環境変動
依存の少ない帯電方法、帯電装置、及び同装置を備えた
電子写真装置を提供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の帯電方法、帯電装置、及び同装置を備え
た電子写真装置は、以下のような構成を備える。

【００１９】被帯電体に当接する帯電補助部材と前記被
帯電体とを、帯電する行程と、前記帯電補助部材が前記
被帯電体と当接して、前記帯電補助部材が前記被帯電体
に付与された荷電粒子を除電し均す行程とを有すること
を特徴とする帯電方法。

【００２０】帯電補助部材が被帯電体上の荷電粒子を除
電し均す行程に至る直前の前記被帯電体の表面電位をＶ
₁、前記帯電補助部材と前記被帯電体間の放電開始電圧
をＶ_T _H、前記帯電補助部材と前記被帯電間でアーク放電が
起こる最小電圧をＶ_ARCとした場合に、｜Ｖ₁｜＞｜Ｖ_TH
｜、且つ、｜Ｖ_ARC｜＞｜Ｖ₁｜であることを特徴とする
上述の帯電方法。

【００２１】帯電補助部材の表面が絶縁性樹脂で覆われ
ていることを特徴とする上述の帯電方法。

【００２２】被帯電体に当接し、前記被帯電体との距離
が徐々に小さくなる領域を具備する帯電補助部材と、放
電部分が前記領域に設定された帯電部材とを具備し、前
記帯電部材が前記被帯電体と前記帯電補助部材とを帯電
し、前記帯電補助部材が前記被帯電体と当接して、前記
帯電補助部材が前記被帯電体に付与された荷電粒子を除
電し均すことを特徴とする帯電装置。

【００２３】帯電補助部材が被帯電体上の荷電粒子を除
電し均す行程に至る直前の前記被帯電体の表面電位をＶ
₁、前記帯電補助部材と前記被帯電体間の放電開始電圧
をＶ_T _H、前記帯電補助部材と前記被帯電間でアーク放電が
起こる最小電圧をＶ_ARCとした場合に、｜Ｖ₁｜＞｜Ｖ_TH
｜、且つ、｜Ｖ_ARC｜＞｜Ｖ₁｜であることを特徴とする
上述の帯電装置。

【００２４】帯電補助部材の表面が絶縁性樹脂で覆われ
ていることを特徴とする上述の帯電装置。

【００２５】帯電部材が複数の針状先端を有することを
特徴とする上述の帯電装置。帯電部材に印加する電流が
定電流制御されていることを特徴とする上述の帯電装
置。

【００２６】帯電補助部材の表面を覆う絶縁性樹脂がフッ
素樹脂であることを特徴とする上述の帯電装置。

【００２７】帯電補助部材の表面を覆う絶縁性樹脂が疎
水性シリカを内添したウレタン樹脂であることを特徴とする上
述の４記載の帯電装置。

【００２８】被帯電体に当接し、前記被帯電体との距離
が徐々に小さくなる領域を具備する帯電補助部材と、放
電部分が前記領域に設定された帯電部材とを具備し、前
記帯電部材が前記被帯電体と前記帯電補助部材とを帯電
し、前記帯電補助部材が前記被帯電体と当接して、前記
帯電補助部材が前記被帯電体に付与された荷電粒子を除
電し均すことにより、前記被帯電体を所望の電位に帯電
する帯電装置を具備することを特徴とする電子写真装
置。

【００２９】帯電補助部材が被帯電体上の荷電粒子を除
電し均す行程に至る直前の前記被帯電体の表面電位をＶ
₁、前記帯電補助部材と前記被帯電体間の放電開始電圧
をＶ_T _H、前記帯電補助部材と前記被帯電間でアーク放電が
起こる最小電圧をＶ_ARCとした場合に、｜Ｖ₁｜＞｜Ｖ_TH
｜、且つ、｜Ｖ_ARC｜＞｜Ｖ₁｜である帯電装置を具備す
ることを特徴とする上述の電子写真装置。

【００３０】帯電補助部材の表面が絶縁性樹脂で覆われ
ている帯電装置を具備することを特徴とする上述の電子
写真装置。

【００３１】帯電部材が複数の針状先端を有する帯電装
置を具備することを特徴とする上述の電子写真装置。

【００３２】帯電部材に印加する電流が定電流制御され
ている帯電装置を具備することを特徴とする上述の電子
写真装置。

【００３３】帯電補助部材の表面を覆う絶縁性樹脂がフッ
素樹脂である帯電装置を具備することを特徴とする上述
の電子写真装置。

【００３４】帯電補助部材の表面を覆う絶縁性樹脂が疎
水性シリカを内添したウレタン樹脂である帯電装置を具備する
ことを特徴とする上述の電子写真装置。

【００３５】

【作用】本発明は、上記した構成によって、帯電部材、
及び帯電補助部材に交流電圧を印加することなく、直流
電圧のみの印加で、直流電圧と交流電圧を印加するローラ
帯電方法と同等の帯電能力を備え、且つ、交流電源を用
いないことから、装置の小型化、また、交流電界による
振動音の問題も生じない帯電方法、帯電装置、及び同装
置を備える電子写真装置を実現する。

【００３６】以下、本発明の主な作用について述べる。１．ローラの表面粗度の影響を受けにくい帯電発明者らは、耐久性、感光体汚染防止の観点から、半導
電性ゴム層上に薄層の絶縁性チューブを被覆したローラ
を検討した。半導電性ゴム層上に薄層の絶縁性チューブ
を被覆すると、表面にしわが生じ、前述したように、こ
のローラに直流電圧を印加すると帯電ムラを起こした。
発明者らは、実験から、一度ある電位範囲内に誘電体
（ここでは感光体）を帯電し、その後、帯電行程により
付与された誘電体上の電荷を除電する目的でローラを用
いた場合には、ローラの表面粗度の影響を受けにくい除
電が実現することを見いだした。

【００３７】上述のようなローラの表面粗度の影響を受
けにくい除電行程を含む帯電装置が、本発明の帯電装置
である。本発明の帯電装置では、帯電部材で予め被帯電
体を所望の電位よりも高い適切な電位範囲内（後述）の
電位に帯電すると同時に、除電の役割をも担う帯電補助
部材も帯電する。ここで、帯電補助部材を帯電すれば、
被帯電体と帯電補助部材が当接する時、帯電補助部材が
被帯電体上に付与された電荷を、より均一に、つまり、
表面の凹凸（表面粗度）の影響を殆ど受けることなく除
電するよう働くと言う効果を持つ。所望の電位より高め
に帯電された被帯電体は、帯電補助部材に当接し、帯電
補助部材と被帯電体間の放電開始電圧Ｖ _THと、帯電補助
部材の表面電位を足し合わせた電位に均一に除電され
る。ここで、被帯電体の表面電位を制御するためには、
帯電補助部材に直流電圧を印加し、帯電補助部材の表面
電位を変化させれば良い。上述の行程、つまり、帯電部
材が被帯電体を所望の電位より高い適切な電位範囲内に
帯電すると同時に帯電補助部材も帯電し、被帯電体と帯
電補助部材が当接するニップ部で、被帯電体上に付与さ
れた所望の電位より高い電位分に相当する電荷を帯電補
助部材が均一に除電すると言う行程を経て、被帯電体
は、ローラの表面粗度の影響を殆ど受けずに、所望の電
位に均一に帯電される。

【００３８】帯電部材が被帯電体を帯電する際の適切な
電位範囲内とは、以下に記す範囲である。帯電された被
帯電体と帯電補助部材が当接するニップ部で、帯電補助
部材が被帯電体上の電荷を除電するためには、被帯電体
と帯電補助部材間の電位差は、被帯電体と帯電補助部材
間の放電開始電圧Ｖ_TH以上でなければならない。つま
り、帯電部材により帯電された被帯電体と帯電補助部材
が当接し、帯電補助部材が除電を始める直前の感光体の
表面電位をＶ₁とすれば、｜Ｖ₁｜＞｜Ｖ_TH｜である。被
帯電体と帯電補助部材間の電位差が大きくなり過ぎる
と、アーク放電（火花放電）を起こし、被帯電体上に付
与された電荷は一斉に帯電補助部材で除電され、帯電不
良を起こしてしまう。従って、被帯電体と帯電補助部材
間でアーク放電（火花放電）が起こる最小の電圧をＶ
_ARCとすれば、｜Ｖ₁｜＜｜Ｖ_ARC｜である。つまり上述
の、帯電部材が被帯電体を帯電する適切な電位範囲と
は、｜Ｖ_TH｜＜｜Ｖ₁｜＜｜Ｖ_ARC｜、を意味する、帯電
部材が上述の適切な電位範囲内で被帯電体を帯電すると
同時に帯電補助部材も帯電し、被帯電体と帯電補助部材
が当接するニップ部で帯電補助部材が被帯電体上の電荷
を均一に除電することにより、被帯電体は、ローラの表
面粗度の影響を殆ど受けることなく、所望の電位に均一
に帯電される。

【００３９】２．帯電補助部材による放電の安定化効果本発明の帯電部材は、被帯電体を適切な電位範囲内に帯
電する必要があるので、帯電部材と被帯電間に安定した
電界を形成し、帯電部材の制御性を高めねばならない。
そのために、帯電部材と帯電補助部材間に安定した電界
を形成し、帯電部材から被帯電体に向かう電界を安定化
させることができる。これは、（ス）コロトロンのハウ
ジング効果と同様のものである。ワイヤに高電圧を印加
してコロナ放電を発生させる（ス）コロトロンでは、ワ
イヤ単体でのコロナ放電が極めて不安定であるため、ワ
イヤ周辺を導電性部材（ハウジング）で覆い、ワイヤと
ハウジング間で安定な電界を形成することにより、感光
体に向かう電界は安定化される。ワイヤ周辺をハウジン
グで覆うことにより、感光体に向かう電界が安定化し、
均一な帯電が実現する以外にも、感光体上のピンホール
に対する異常な電流集中（火花放電）を防止効果も有す
る。この（ス）コロトロンのハウジングに相当部材が、
本発明の帯電補助部材である。帯電部材と帯電補助部材
間で放電を起こすことにより、帯電部材から被帯電体に
向かう電界は安定化され、帯電部材の制御性が高まり、
上述の適切な電位範囲内に被帯電体を帯電することが容
易となる。また、帯電部材からの感光体のピンホールへ
の異常な電流集中（火花放電）を防止することができ
る。

【００４０】３．帯電部材への定電流印加による安定し
た帯電本発明の構成では、被帯電体に当接した帯電補助部材の
上流に設けた帯電部材は、被帯電体を帯電すると同時に
帯電補助部材も帯電する。この際、仮に、帯電部材と被
帯電体間、及び帯電部材と帯電補助部材間の放電が不安
定であっても、帯電部材は定電流印加しているため、帯
電部材から被帯電体に流れる電流と、帯電部材から帯電
補助部材に流れる電流の総和は常に一定である。従っ
て、帯電部材から、帯電補助部材に多く電流が流れた場
合でも、その多い電流分は、帯電部材から被帯電体に電
流が少なく流れることにより相殺され、帯電補助部材と
被帯電体が当接するニッフ゜部では、帯電部材に印加した定
電流が常に供給されることになる。また反対に、帯電部
材から帯電補助部材に少なく電流が流れた場合も、上記
と同様の機構で、ニッフ゜部では一定の電流が供給されるこ
とになる。この様に、被帯電体と帯電補助部材を同時に
帯電する帯電部材に定電流印加することにより、帯電部
材の放電が不安定となった場合でも、常に被帯電体と帯
電補助部材の両者に付与される電荷は一定であり、従っ
て、安定した帯電を行うことが出来る。

【００４１】４．帯電補助部材の環境安定性本発明の構成では、帯電補助部材に流れる電流は、針帯
電部材から直接放電により付与される電荷の自己放電に
よる電流と、針帯電部材により所望の電位V₀よりも過剰
に帯電された、電位分ではV₁-V₀に相当する電流との和
である。この電流値は、針帯電部材に印加する電圧値を
調節して、前記V₁をV₀に近づけるにつれて減少する。と
ころで、ローラ帯電の環境変動は、主に、ローラの材料の体積
抵抗値が環境変動によって変化するために、ローラへの印
加電圧のローラ内部での電圧降下が変動するために生じ
る。従ってこの電圧降下は、ローラに流れる電流が少ない
ほど小さくなり、環境変動もまた、ローラに流れる電流が
少ないほど小さくなる。ここで、同一材料のローラを帯電
部材として用いた場合と本発明における帯電補助部材と
して用いた場合とを比較すれば、帯電ローラとして用いる
場合には、被帯電体を所望の電位に帯電するために必要
な電荷に相当する電流を帯電ローラに流す必要があるのに
対して、本発明における帯電補助部材として用いた場合
には、被帯電体を所望の電位より僅かに過剰に帯電する
部材は針帯電部材であり、帯電補助部材に流れる電流
は、上記V₁-V₀に相当する電流と針帯電部材から直接帯
電補助部材に付与される電荷による電流分との和であ
り、前者のV₁-V₀に相当する電流値は、針帯電部材に印
加する電圧を調整することにより低減させることが可能
であり、また、後者の針帯電部材から直接帯電補助部材
に付与される電荷による電流は、被帯電体を所望の電位
に帯電するために必要な電流に比べて小さく設定するこ
とが出来る。従って、本発明の構成による帯電補助部材
に流れる電流は、前記帯電補助部材を帯電ローラとして用
いた場合に流れる電流に比べて極めて小さく、従って、
環境変動によるローラ材料の体積抵抗値の変動による帯電
補助部材の表面電位の変動、つまりは被帯電体の表面電
位の変動は、直流電圧を帯電ローラに印加する帯電方法に
比べて、極めて小さく抑えることが出来る。この様に、
本発明の帯電方法は、環境の影響を受けにくいと言う利
点を持つ。

【００４２】

【実施例】以下本発明の実施例の、電子写真装置で用い
る帯電装置について、比較例と照らし合わせ図面を参照
しながら説明する。

【００４３】(第１の実施例）図１は本発明の第１の実
施例の、電子写真装置に用いられる帯電装置の構成図を
示すものである。

【００４４】１は感光体で、１ａは接地した導電性支持
体、１ｂは感光層である。図１では、負帯電型感光体を
想定したが、正帯電型感光体であっても良い。感光体１
は図中の矢印の方向に定速回転する。２は複数の針状先
端を有する針帯電部材である。３は定電流源である。４
は帯電補助部材で、４ａは導電性心棒、４ｂは半導電性
樹脂層、４ｃは絶縁性樹脂層である。帯電補助部材４は
適当な圧接力で感光体１に当接し、図中の矢印の方向へ
感光体１に従動する。前記定電流源３は帯電補助部材４
の導電性心棒４ａに印加する。５は光除電器である。ｄ
₁は帯電部材２と感光体との最近接距離、ｄ₂は帯電部材
と帯電補助部材との最近接距離である。

【００４５】図２は針帯電部材２の正視図であり、ｈは
針状先端の高さ、ａは針状先端間距離を現わす。図３は
帯電補助部材４の正視図であり、６は導電性心棒、７は
絶縁性樹脂に被覆された半導電性樹脂層である。

【００４６】図１、図２、図３に示した構成で、以下に
記す条件、材料で実験を行った。感光体１の導電性支持
体１ａには、直径３０ｍｍのドラム状のアルミニウム素
管を用いた。感光層１ｂは、導電性支持体１ａ上に、電
荷発生層、電荷輸送層の順序で積層し、電荷発生層は電
荷発生物質であるτ型無金属フタロシアニンをメラミン
変性熱硬化型樹脂に分散したものを用い、電荷輸送層
は、電荷輸送物質であるテトラフェニルブタジエン誘導
体をポリカーボネイト樹脂に分散したものを用いた。膜
厚は電荷発生層が約０．２μｍ、電荷輸送層が約２０μ
ｍである。実験時には感光体１を周速２５ｍｍ／ｓｅｃ
で回転した。

【００４７】ｄ₁＝ｄ₂＝４ｍｍに設定し、定電流源から
１０μＡの負電流を印加した。帯電補助部材４の導電性
心棒４ａには、直径５ｍｍのアルミニウム製心棒を用
い、接地した。また、半導電性樹脂層４ｂには、水分子
を媒体として生じるイオン伝導を促進するＬｉ塩を均一
に内添したウレタン樹脂を用いた。ウレタン樹脂単体で
は、常温常湿環境下における体積抵抗率は約１０¹²Ω・
ｃｍであるが、上記のようにＬｉ塩を均一に内添するこ
とにより、体積抵抗率は約１０⁷Ω・ｃｍになった。半
導電性樹脂層４ｂ上に、膜厚約５μｍのフッ素樹脂膜を被
覆し、それを絶縁性樹脂層４ｃとした。この様にして作
成した帯電補助部材４の表面粗度は、Ｒａ＝０．９４μ
ｍ、Ｒｚ＝６．２μｍ、Ｒｍａｘ＝９．１μｍであっ
た。常温常湿環境下では、絶縁性樹脂層４ｃに用いたフッ
素樹脂の体積抵抗率は約１０¹⁵Ω・ｃｍである。帯電補
助部材４の直径は導電性心棒４ａを含めて１２ｍｍとし
た。また、感光体１に対する帯電補助部材４の圧接力
は、帯電補助部材４の導電性心棒４ａの両端値で５００
ｇとした。

【００４８】（第２の実施例）図４は本発明の第２の実
施例の、電子写真装置に用いられる帯電装置の構成図を
示すものである。

【００４９】８は感光体で、図中の矢印の方向に定速回
転する。８ａは接地された導電性支持体、８ｂは感光層
である。９は帯電ローラであり、９ａは導電性心棒、９
ｂは半導電性樹脂層、９ｃは絶縁性樹脂層である。１０
は交流電圧源、１１は直流電圧源であり、交流電圧源１
０、及び直流電圧源１１は直列して帯電ローラ９の導電
性心棒８ａに印加される。１２は光除電器である。

【００５０】感光体８は、第１の実施例と同じものを用
いた。帯電ローラ９は、第１の実施例で帯電補助部材４
として用いた同じローラを使用した。帯電ローラ９に
は、交流電圧源１０、直流電圧源１１を用いて、ー５５
０Ｖの直流電圧に、ピーク間電圧２．０ｋＶの交流電圧
を重畳した。

【００５１】（比較例）図１に示すｄ₂を１５ｍｍにし
た以外は、第１の実施例と同じ構成、条件で実験を行っ
た。

【００５２】第１の実施例に示す帯電装置の常温常湿環
境下での作動について説明する。帯電部材２により帯電
された感光体１の、帯電補助部材４に当接し除電される
直前の表面電位を図５に示す。

【００５３】感光体の表面電位はー５６０Ｖからー９０
０Ｖまでの帯電ムラを示した。帯電補助部材４と感光体
１の放電開始電圧が５２０Ｖ、また、火花放電を起こす
最小の電圧が１１００Ｖ程度であるので、適切な電位範
囲内で帯電されている。感光体１が帯電補助部材とのニ
ップ部を通過した直後の表面電位を図６に示す。

【００５４】感光体１の表面電位はー５４０Ｖに均一に
帯電されていることが分かる。帯電補助部材４は、帯電
部材２との最近接部分で表面が約ー９０Ｖに帯電され、
帯電補助部材４と感光体１のニップ部を通過した直後は
−２０Ｖまで減衰した。感光体１と帯電補助部材４との
放電開始電圧Ｖ_TH（５２０Ｖ）と、感光体１と帯電補助
部材４とのニップ部での帯電補助部材４の表面電位（−
２０Ｖ）を足した値（−５４０Ｖ）に感光体１が均一に
帯電されている。

【００５５】第１の実施例に示す帯電装置では、感光体
のピンホールに対する異常な電流集中は生じなかった。
これは、帯電部材と帯電補助部材間で安定な放電電界が
形成されたためと考えられる。

【００５６】第２の実施例に示す帯電装置では、感光体
８と帯電ローラ９とのニップ部を通過した直後の感光体
１の表面は、帯電ローラに印加した直流電圧値（−５５
０Ｖ）にほぼ等しい−５４０Ｖに均一に帯電された。

【００５７】比較例の帯電装置では、帯電部材と帯電補
助部材が離れて設置されているために、帯電部材と帯電
補助部材間の放電は殆ど起こらず、帯電補助部材表面上
の、帯電部材との最近接距離に当たる部分では、約−３
Ｖしか帯電されなかった。感光体と帯電補助部材とのニ
ップ部を通過する直前の感光体の表面電位を図７に示
す。

【００５８】−５８０Ｖから−１４００Ｖまでの帯電ム
ラが観測されたが、第１の実施例の図５に比べて帯電ム
ラが大きい。これは、帯電部材と帯電補助部材間の距離
が大きいために、帯電部材と帯電補助部材間で安定な放
電が形成されず、帯電部材の制御性が悪くなったためと
考えられる。帯電補助部材と感光体のニップ部を通過し
た直後の感光体の表面電位を図８に示す。

【００５９】図８に示すとおり、大きな帯電ムラが観測
されたが、これは、ニップ部を通過する直前の感光体の
表面電位が、感光体と帯電補助部材間で火花放電を起こ
す最小の電圧値（１１００Ｖ）を越えたために、ニップ
部で火花放電が生じ、感光体上の荷電粒子が一斉に帯電
補助部材により除電されたためと考えられる。第１の実
施例でも、帯電部材２に印加する電流値を大きくし、ニ
ップ部を通過する直前の感光体の表面電位を高くすれ
ば、同様の現象が生じる。

【００６０】比較例の帯電装置では、感光体のピンホー
ルに対する異常な電流集中（火花放電）が頻発した。こ
の原因も、帯電部材と帯電補助部材間で安定した電界が
形成されないためと考えられる。

【００６１】第１の実施例、第２の実施例、及び比較例
に示した帯電装置による帯電ムラ（リップル）を、表１
に示す。

【００６２】

【表１】

【００６３】表１から分かるように、第１の実施例、第
２の実施例の帯電ムラに有意差は無く、帯電ムラの小さ
い帯電装置が実現されたが、比較例では、帯電ムラが大
きく、実用には不適である。

【００６４】第１の実施例に示す帯電装置では、帯電部
材に２には定電流が印加されているが、その代わりに、
−２．７ｋＶの定電圧を印加した場合、帯電ムラは２０
Ｖであった。このことから、本発明の構成の帯電装置の
帯電部材２には、定電流を印加したほうが、定電圧を印
加した場合に比べて、より安定した帯電が行えることが
分かる。

【００６５】第１の実施例、及び第２の実施例に示す帯
電装置の環境変動を調べた結果を表２に示す。

【００６６】

【表２】

【００６７】同一のローラを、第１の実施例では除電ロ
ーラとして、第２の実施例では帯電ローラとして用いた
が、常温常湿環境下で、第１の実施例でローラに流れた
電流は３μＡであるのに対して、第２の実施例でローラ
に流れた電流は８μＡであった。ローラの環境変動は、
主に、ローラの抵抗変化によるローラ内部での電圧降下
の変動により生じるため、ローラに流れる電流量が少な
いほど、ローラの環境変動が小さくなる。第１の実施例
の環境変動が、第２の実施例の環境変動より小さい原因
は、ローラに流れた電流量が少なかったためと考えられ
る。

【００６８】第１の実施例、及び第２の実施例に示す帯
電装置が発生するオソ゛ン量の測定結果を表３に示す。

【００６９】本実施例に示す帯電装置が発生するオソ゛ン量
の測定結果を、従来例、比較例と併せて表３に示す。

【００７０】

【表３】

【００７１】コロナ放電によるオソ゛ン発生量は、おおよそコ
ロナ電流量に比例する。第１の実施例の帯電装置におい
て、帯電部材２から流れた電流は１０μＡ、帯電補助部
材４に流れた電流は３μＡであり、合計１３μＡのコロ
ナ電流に相当するオソ゛ンが発生したと考えられる。第２の
実施例の帯電装置において帯電ローラに流れた電流は約
８μＡであり、８μＡのコロナ電流に相当するオソ゛ンが発
生したと考えられる。

【００７２】表３を見て分かるように、第１の実施例の
帯電装置は、第２の実施例の帯電装置に比べて２倍のオソ
゛ンが発生したことになるが、コロトロン、またスコロト
ロンに比べれば、１／１０〜１／１００のオソ゛ン発生量で
あり、低オソ゛ン発生の帯電装置であるといえる。

【００７３】以上のように、第１の実施例の帯電装置に
よれば、１．感光体を一度所望の電位以上に帯電させ
て、その後、帯電補助部材により除電することによる均
一な帯電、２．帯電部材と帯電補助部材間で形成される
安定な放電電界による、帯電部材による感光体への放電
の安定化、３．帯電部材に定電流印加することによる安
定した帯電、４．ローラを除電器として用いることによ
る、環境変動の少ない帯電装置、を実現できる。

【００７４】（第３の実施例）以下本発明の第３の実施
例について説明する。

【００７５】図１中の帯電補助部材４の表面層４ｃを、
疎水性シリカを内添したウレタン樹脂とした以外は、第１の
実施例と同じである。Ｌｉ塩を内添したウレタン樹脂層４ｂ
上に、以下の方法により疎水性シリカを内添したウレタン樹
脂層を形成した。

【００７６】先ず、ウレタンエラストマー１００重量部をｎ−ブチ
ルアルコール１６００重量部に溶解した塗液に、疎水性
シリカ３０重量部添加し、超音波分散によって分散して
塗液を作成した。この塗液を前記ウレタン樹脂９ｂ上に浸積
塗布し、１１０℃にて１時間加熱処理し、硬化させて、
膜厚約５μｍの絶縁性表面層９ｃを設けた。

【００７７】疎水性シリカを内添したウレタン樹脂は、撥水
性、また、表面離型性に優れている。表４には、無添加
のウレタン樹脂、第一の実施例の帯電補助部材の表面絶縁層
に用いたフッ素樹脂、及び、本実施例で用いた疎水性シリ
カを内添したウレタン樹脂の純水に対する接触角、及び平滑
表面を有する鋼球との動摩擦係数の実測値を示した。

【００７８】

【表４】

【００７９】表４から分かるように、疎水性シリカを内
添したウレタン樹脂は、フッ素樹脂と同等の表面離型性に
優れるが、特に、極めて高い撥水性表面を持つ。高湿環
境下においては、本発明の構成における帯電補助部材と
感光体とのニップ部は、水分を媒体とした電荷注入を起
こす可能性がある。電荷注入による帯電、または除電
は、帯電部材、除電部材、また感光体の表面へ、必ずし
も水分が均一に吸着しないことから、不均一な帯電、ま
たは除電を引き起こす原因となる。そこで、感光体との
接触部材である帯電補助部材の表面を、本実施例のよう
に撥水性に極めて優れた材料で覆うことは、高湿環境下
での水分を媒体とした不安定な電荷注入現象を抑制する
ことが出来る。

【００８０】

【発明の効果】以上のように本発明は、絶縁性樹脂で表
面が覆われ、被帯電体に当接し、且つ、被帯電体との距
離が徐々に小さくなる領域を有する帯電補助部材と、前
記領域に設けた帯電部材とを具備し、帯電部材が被帯電
体と帯電補助部材とを帯電する行程と、帯電補助部材と
被帯電体とが当接するニップ部で帯電補助部材が被帯電
体上の電荷を均一に除電する行程を経ることにより、帯
電ムラが小さく、帯電補助部材、及び被帯電体表面の凹
凸を広く吸収し、発生するオソ゛ン量が極めて少なく、環境
安定性に優れた帯電装置を、交流電源を用いることな
く、直流電源のみの作動で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における帯電装置の構成
図

【図２】同実施例における帯電部材の正視図

【図３】同実施例における帯電補助部材の正視図

【図４】本発明の第２の実施例における帯電装置の構成
図

【図５】本発明の第１の実施例における帯電装置による
感光体の帯電で、帯電補助部材と感光体とのニップ部を
通過する直前の感光体の表面電位を表す図

【図６】本発明の第１の実施例における帯電装置による
感光体の帯電で、帯電補助部材と感光体とのニップ部を
通過した直後の感光体の表面電位を表す図

【図７】比較例における帯電装置による感光体の帯電
で、帯電補助部材と感光体とのニップ部を通過する直前
の感光体の表面電位を表す図

【図８】比較例における帯電装置による感光体の帯電
で、帯電補助部材と感光体とのニップ部を通過した直後
の感光体の表面電位を表す図

【符号の説明】

１ａ感光体を構成する導電性支持体１ｂ感光体を構成する感光層２複数の針状先端を有する帯電部材３定電流源４ａ帯電補助部材を構成する導電性心棒４ｂ帯電補助部材を構成する半導電性樹脂層４ｃ帯電補助部材を構成する絶縁性樹脂層５光除電器６帯電補助部材、または帯電ローラを構成する導電性
心棒７帯電補助部材、または帯電ローラを構成する絶縁性
樹脂層に覆われた半導電性樹脂層８ａ感光体を構成する導電性支持体８ｂ感光体を構成する感光層９ａ帯電ローラを構成する導電性心棒９ｂ帯電ローラを構成する半導電性樹脂層９ｃ帯電ローラを構成する絶縁性樹脂層１０交流電圧源１１直流電圧源１２光除電器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体に当接する帯電補助部材と前記被
帯電体とを、帯電する行程と、前記帯電補助部材が前記
被帯電体と当接して、前記帯電補助部材が前記被帯電体
に付与された荷電粒子を除電し均す行程とを有すること
を特徴とする帯電方法。
【請求項２】帯電補助部材が被帯電体上の荷電粒子を除
電し均す行程に至る直前の前記被帯電体の表面電位をＶ
₁、前記帯電補助部材と前記被帯電体間の放電開始電圧
をＶ_TH、前記帯電補助部材と前記被帯電間でアーク放電が
起こる最小電圧をＶ_ARCとした場合に、｜Ｖ₁｜＞｜Ｖ_TH
｜、且つ、｜Ｖ_ARC｜＞｜Ｖ₁｜であることを特徴とする
請求項１記載の帯電方法。
【請求項３】帯電補助部材の表面が絶縁性樹脂で覆われ
ていることを特徴とする請求項１記載の帯電方法。
【請求項４】被帯電体に当接し、前記被帯電体との距離
が徐々に小さくなる領域を具備する帯電補助部材と、放
電部分が前記領域に設定された帯電部材とを具備し、前
記帯電部材が前記被帯電体と前記帯電補助部材とを帯電
し、前記帯電補助部材が前記被帯電体と当接して、前記
帯電補助部材が前記被帯電体に付与された荷電粒子を除
電し均すことを特徴とする帯電装置。
【請求項５】帯電補助部材が被帯電体上の荷電粒子を除
電し均す行程に至る直前の前記被帯電体の表面電位をＶ
₁、前記帯電補助部材と前記被帯電体間の放電開始電圧
をＶ_TH、前記帯電補助部材と前記被帯電間でアーク放電が
起こる最小電圧をＶ_ARCとした場合に、｜Ｖ₁｜＞｜Ｖ_TH
｜、且つ、｜Ｖ_ARC｜＞｜Ｖ₁｜であることを特徴とする
請求項４記載の帯電装置。
【請求項６】帯電補助部材の表面が絶縁性樹脂で覆われ
ていることを特徴とする請求項４記載の帯電装置。
【請求項７】帯電部材が複数の針状先端を有することを
特徴とする請求項４記載の帯電装置。
【請求項８】帯電部材に印加する電流が定電流制御され
ていることを特徴とする請求項４記載の帯電装置。
【請求項９】帯電補助部材の表面を覆う絶縁性樹脂がフッ
素樹脂であることを特徴とする請求項４記載の帯電装
置。
【請求項１０】帯電補助部材の表面を覆う絶縁性樹脂が
疎水性シリカを内添したウレタン樹脂であることを特徴とする
請求項４記載の帯電装置。
【請求項１１】被帯電体に当接し、前記被帯電体との距
離が徐々に小さくなる領域を具備する帯電補助部材と、
放電部分が前記領域に設定された帯電部材とを具備し、
前記帯電部材が前記被帯電体と前記帯電補助部材とを帯
電し、前記帯電補助部材が前記被帯電体と当接して、前
記帯電補助部材が前記被帯電体に付与された荷電粒子を
除電し均すことにより、前記被帯電体を所望の電位に帯
電する帯電装置を具備することを特徴とする電子写真装
置。
【請求項１２】帯電補助部材が被帯電体上の荷電粒子を
除電し均す行程に至る直前の前記被帯電体の表面電位を
Ｖ₁、前記帯電補助部材と前記被帯電体間の放電開始電
圧をＶ_TH、前記帯電補助部材と前記被帯電間でアーク放電
が起こる最小電圧をＶ_ARCとした場合に、｜Ｖ₁｜＞｜Ｖ
_TH｜、且つ、｜Ｖ_ARC｜＞｜Ｖ₁｜である帯電装置を具備
することを特徴とする請求項１１記載の電子写真装置。
【請求項１３】帯電補助部材の表面が絶縁性樹脂で覆わ
れている帯電装置を具備することを特徴とする請求項１
１記載の電子写真装置。
【請求項１４】帯電部材が複数の針状先端を有する帯電
装置を具備することを特徴とする請求項１１記載の電子
写真装置。
【請求項１５】帯電部材に印加する電流が定電流制御さ
れている帯電装置を具備することを特徴とする請求項１
１記載の電子写真装置。
【請求項１６】帯電補助部材の表面を覆う絶縁性樹脂が
フッ素樹脂である帯電装置を具備することを特徴とする請
求項１１記載の電子写真装置。
【請求項１７】帯電補助部材の表面を覆う絶縁性樹脂が
疎水性シリカを内添したウレタン樹脂である帯電装置を具備す
ることを特徴とする請求項１１記載の電子写真装置。