JPH07287433A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の微小間隙帯電装置におけるギャップの
変動による帯電むら及び、帯電部材や被帯電体表面上の
欠陥及び汚れに起因した帯電ムラを解決し、かつ安定し
た良好な帯電を長期間に渡って得ることのできる信頼性
の高い帯電装置を提供することを目的とする。 【構成】 放電面２３が感光体１表面に対して微小空隙
ｇをもって対向して設けられた帯電部材２２と、前記帯
電部材２２と前記感光体１との間に電圧を印加して前記
被帯電体を帯電させる電源２４とを有した帯電装置２に
おいて、前記帯電部材２２の放電面２３の表面粗さが十
点平均粗さＲｚで５μｍ乃至１００μｍである。

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
装置に関する。特に、電子写真方式の複写機、プリンタ
等の画像形成装置に組み込まれ、被帯電体としての静電
潜像担持体表面を帯電する帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の複写機、プリンタ
等の画像形成装置では、感光体ドラム等の静電潜像担持
体を帯電するために帯電装置が用いられている。この帯
電された静電潜像担持体表面には、原稿画像に応じた光
が照射されて潜像が形成され、この潜像に応じてトナー
像が形成され、このトナー像は転写材に転写される。

【０００３】前記帯電装置としては種々の形態のものが
提案、実用化されているが、近年の環境保全の問題等に
よって、オゾンの発生が殆どない接触帯電装置あるいは
微小間隙帯電装置が注目されている。

【０００４】前者は、被帯電体と帯電電極とを接触させ
たもので、ブラシ、ローラあるいはブレード等を帯電電
極として用いている。

【０００５】一方、後者は、図４に示すように、帯電電
極として半導電性の帯電部材４２を感光体１表面に数十
μｍ乃至数百μｍの間隔ｇ（以下、ギャップと記す。）
で近接させる非接触形式のものであり、この帯電部材４
２は導電性支持体４１に導電性を有する接着剤によって
接着されている。又、本図中４３は帯電部材４２に電圧
を印加することによって感光体１、帯電部材４２間に放
電を生じさせて静電潜像担持体１を帯電するための電源
である。この微小間隙帯電装置２において、放電開始の
印加電圧とギャップｇとの間には図５に示される曲線ａ
のような関係があり、これは、概ね曲線ｄで示される
「パッシェン曲線」に従う。放電の均一性、安定性に関
しては、ギャップｇが約１００μｍ未満の範囲では均一
で安定した放電が起きやすく均一な帯電が可能である
が、ギャップｇが約１００μｍを超えた範囲では不均一
なストリーマ状の放電となりドット状の不均一な帯電と
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の帯電装
置の場合、帯電電極が感光体表面に接触しているので、
帯電電極の接触している部分にクリープ変形歪みが残留
して帯電不良の原因になる。又、帯電電極にトナー、紙
粉等の汚れが糊着しやすく、これが帯電ムラを生じさ
せ、引いては画像ムラなどを発生させる。

【０００７】一方、後者の帯電装置２では、良好な帯電
を得るためには感光体１と帯電部材４２間とのギャップ
ｇを約１００μｍ未満と非常に小さくする必要がある。
これは、帯電装置２の構成部品の寸法公差と略同等な寸
法であるためスペーサ等のギャップ保持部材を設けて
も、スペーサ自体の寸法誤差によりギャップｇが変動す
る。被帯電部材と帯電装置との間の放電は、両者間のギ
ャップｇと電位差に依存することが知られているが、こ
のギャップｇが変動することにより、感光体１の帯電電
位が均一にならず画像ノイズの原因となるという問題点
を有してる。

【０００８】

【目的】本願発明は上記の問題点に鑑み、ギャップを大
きくしても被帯電体を均一に帯電することができる帯電
装置を提供することを目的とする。より具体的には、従
来の微小間隙帯電装置におけるギャップの変動による帯
電むら及び、帯電部材や被帯電体表面上の欠陥及び汚れ
に起因した帯電ムラを解決し、かつ安定した良好な帯電
を長期間に亘って得ることのできる信頼性の高い帯電装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために、帯電部材の放電面の表面粗さが十点平均
粗さＲｚで５μｍ乃至１００μｍであることを特徴とす
る帯電装置である。

【００１０】

【作用】本発明によると、粗面化された放電面より安定
した放電が行われる。例えば、帯電部材の表面を一般的
なバフ研磨処理によりＪＩＳ−Ｂ−０６０１で規定され
る十点平均粗さＲｚで１２μｍの微細な粗面形状にする
と帯電器の放電開始の印加電圧とギャップとの関係は図
５の曲線ｂ、Ｒｚが２１μｍの場合は曲線ｃのようにな
り、粗面化していない場合に比べて低い電圧で放電が開
始するようになる。換言すれば、印加する電圧が同一で
あれば粗面形状にすることにより安定放電を得ることの
できるギャップの上限値が大きくなる。

【００１１】粗面化の適性範囲については、十点平均粗
さＲｚで５μｍ乃至１００μｍ、好ましくは１０μｍ乃
至５０μｍである。Ｒｚが５μｍ以下の場合には効果が
見られず、Ｒｚで１００μｍ以上の場合には安定放電が
得られなくなり帯電の不均一性に起因した白班点等の画
像欠陥が生じる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。以下に、本願発明を電子写真方式のプリンタに適
用した例を説明するが、本願発明はこれに限られるもの
ではなく、被帯電体を帯電する帯電装置全般に適用可能
である。

【００１３】図１は、本発明を適用した電子写真方式の
プリンタの概略構成を示す正面断面図である。プリンタ
１００は略中央部に被帯電体としての静電潜像担持体で
あるドラム形状の感光体１を備えており、この感光体１
は不図示のモータ等の駆動手段により矢印ａ方向に回転
駆動される。感光体１の周囲には帯電装置２、現像装置
３、転写チャージャ４、及び、クリーニング装置５が順
次配置してある。

【００１４】感光体１の上方には光学系７が配置してあ
り、この光学系はハウジング７１の中に半導体レーザ発
生装置、ポリゴンミラー、トロイダルレンズ、ハーフミ
ラー、球面ミラー、折り返しミラー、反射ミラー等を配
置したもので、ハウジング７１の床部に露光スリット７
２が形成してあり、ここから帯電装置２と現像装置３の
間を通して感光体ドラム１に画像露光できるものであ
る。

【００１５】感光体１の図中右側にはタイミングローラ
対８１、中間ローラ対８２及び給紙カセット８３が順次
配置してあり、給紙カセット８３には給紙ローラ８４が
臨んでいる。また、感光体ドラム１の図中左側には定着
ローラ対９１、排紙ローラ対９２が順次配置してあり、
排紙ローラ対９２には排紙トレイ９３が臨んでいる。こ
のプリンタ１００によると、感光体１表面が帯電装置２
により所定電位に均一に帯電され、該帯電域に光学系７
から画像露光されて静電潜像が形成される。かくして形
成された静電潜像は現像装置３により現像されてトナー
像となり、転写チャージャ４に臨む転写領域へ移行す
る。

【００１６】一方、給紙カセット８３から給紙ローラ８
４により転写紙が引き出され、中間ローラ対８２を経て
タイミングローラ対８１に至り、ここで感光体１上のト
ナー像と同期をとって転写領域へ送り込まれる。かくし
て転写領域において転写チャージャ４の作用で感光体１
上のトナー像が転写紙上に転写され、該転写紙は定着ロ
ーラ対９１へ至り、ここでトナー像を定着したのち排紙
ローラ対９２により排紙トレイ９３へ排出される。

【００１７】トナー像が転写紙に転写されたのち、感光
体１上に残留するトナーはクリーニング装置５によって
清掃される。なお、前記プリンタ１００のシステムスピ
ード（感光体ドラム１の周速）は３．５ｃｍ／ｓｅｃで
あり、現像装置３は一成分の接触現像装置であり、反転
現像を行うものである。

【００１８】前記感光体１は長波長光に対し感度を有す
る負帯電用の機能分離型有機感光体である。電荷発生層
にはτ型無金属フタロシアニンとポリビニルブチラール
樹脂の混合物を基板のアルミニウム製ドラム上に厚さ約
０．４μｍに形成した。次に電荷輸送層としてヒドラゾ
ン化合物とポリカーボネイト樹脂を主成分とする混合物
を厚さ約１８μｍに形成した。なお、本発明に適用可能
な被帯電体は、上記の感光体１に限定されるものではな
い。

【００１９】本実施例では、前記現像装置３において使
用するトナーは負帯電型で、ビスフェノールＡ型ポリエ
ステル樹脂とカーボンブラックを主成分とする混合物を
公知の方法によって混練、粉砕、分級し、平均粒径が１
０μｍであるものを用いた。このようなトナーを前記現
像装置３に収納し、現像バイアス−３００Ｖの下で現像
を行うようにした。

【００２０】次に本発明に係る帯電装置２の概略構成を
図２を参照して説明する。帯電装置２は導電性支持体２
１の表面に帯電部材２２を導電性を有する接着剤で接着
したものである。本実施例の導電性支持体２１には、厚
さ８ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２４０ｍｍのアルミニウム
製支持板を用いた。尚、導電性支持体２１として、アル
ミニウム製のものに限られるものではなく、鉄、ＳＵＳ
鋼、銅、クロム、チタン等の金属材料或いは導電化処理
を施した樹脂材料及び繊維材料等を利用することができ
る。帯電部材２２の感光体１に対向する表面、即ち放電
面２３は後述するように所定の粗さに粗面化されてい
る。帯電装置２は、その放電面２３が感光体１の帯電面
に所定のギャップｇをもって平行に近接するように配置
されている。又、支持板２１には帯電用の負電圧を印加
するための電源２４が接続されている。尚、帯電用の印
加電圧として交流電圧であってもよく、又、直流電圧と
交流電圧とを重畳したものでもよい。

【００２１】本図に示す帯電装置２は、その帯電部材２
２の放電面２３の形状が略平面となるように導電性支持
体２１に接着されているが、これに限られるわけでな
く、例えば円筒形状であってもよい。又、帯電部材２２
を導電性支持体２１に接着せずに、フィルム状とするこ
ともできる。さらに、放電面２３と感光体１との間のギ
ャップｇを確保するためにスペーサー等を設けても良
い。

【００２２】帯電部材２２の材料として、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、イオノマー、ポリビニルアルコー
ル、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポ
リ−４−メチルペンテン−１、ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリカーボネイト、ポリスチレン、アクリロニトリ
ルアクリル酸メチル共重合体、アクリロニトリルブタジ
エンスチレン共重合体、ポリテレフタル酸エチレン、ポ
リウレタンエラストマー、硝酸セルロース、酢酸セルロ
ース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢
酸酪酸セルロース、エチルセルロース、再生セルロー
ス、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロ
ン１２、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスル
ホン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸ビニル共重合
体、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン塩化ビニル共
重合体、ビニルニトリルゴム合金、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ
化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンテトラ
フルオロエチレン共重合体等のプラスチック材料中に、
粉体形状、繊維形状、等の導電性炭素、鉄、アルミニウ
ム、銅、クロム、チタン、錫、亜鉛、金、銀、コバル
ト、鉛、白金、等の金属、酸化アンチモン、酸化インジ
ウム、酸化モリブデン、等の金属酸化物、ポリアセチレ
ン、ポリピロール、ポリチオフェン、等の導電性高分
子、等を分散させて導電性処理したシートまたはフィル
ムを利用することができる。尚、材料は２つ以上の材料
で構成されてもよく、また、２つ以上の層構成で構成さ
れてもよい。また、このようなフィルムは、キャスト
法、押し出し法、延伸法等、フィルム成型の常法を用い
て作製することができる。

【００２３】帯電部材２２の電気抵抗率は、電圧降下を
防止するために１０11Ωｃｍ以下とする事が望ましい。
また過電流によるスポット状放電の発生を防止するため
に１０3Ωｃｍ以上とする事が望ましい。また、その厚
さとしては、強度が実用上の取扱いや耐久性の点で問題
にならい範囲であれば特に限定を受けないが、一般的に
は１５〜５００μｍ程度が考えられる。

【００２４】放電面２３を粗面化する方法としては、例
えば、天然繊維（羊毛、鹿毛、兎毛などの獣毛、綿、麻
等）、化学繊維（レーヨン、アセテート、ナイロン、ポ
リプロピレン、アクリル、ポリエステル等）、ガラス繊
維またはステンレススチール繊維等を樹脂で固めたり、
あるいは湿気、熱、圧力の作用で３次元的に絡めて、シ
ート状にしたフェルト、またはそれらの繊維からなる
布、ブラシを圧接して摺擦させる機械的研摩手段（バフ
研摩、ブラシ研摩等）を挙げることができる。このよう
な機械的研摩手段を使用する場合、研磨材（樹脂あるい
は無機物からなる粒子）および水、表面活性剤、切削油
等を摺擦部材と帯電部材の間に介在させてもよいし、さ
せなくてもよい。研磨剤を用いる場合は、研磨粒子を埋
め込んだり結合させたフェルト、布、ブラシを用いても
よい。表面粗さは、繊維の種類、大きさ、太さあるいは
密度、または、研磨粒子を用いる場合は、研磨粒子の種
類、粒子の形状、粒径、粒径分布、量、さらに研摩機の
圧接力、摺擦力により調節することができる。さらに放
電面を粗面化する別の方法として、研摩粒子を帯電部材
表面にぶつけるサンドブラスト法等も使用することがで
きる。

【００２５】次に本発明に係る前記帯電装置２の具体的
実施例を比較例と共に順次説明するが、その前に帯電装
置２の帯電による感光体１表面上の電位ムラの測定およ
び画像ノイズの評価の方法について説明しておく。

【００２６】 １．感光体１表面電位および電位ムラの測定、評価方法 現像位置に表面電位計（トレック社製、モデル３６０）
のプローブをセットし感光体１の表面電位（Ｖｏ）およ
び表面電位の振れ幅（ΔＶｏ）を測定した。そして、表
面電位の振れ幅（ΔＶｏ）を以下のように評価した。
尚、評価記号○印については好ましい状態、評価記号△
印については電位ムラがやや気になるが実用上我慢でき
る程度、評価記号×印については実用上問題となる程度
の状態を示している。 表面電位振れ幅（ΔＶｏ） 評価記号 １００Ｖ以下 ○ １００Ｖ〜３００Ｖ △ ３５０Ｖ以上 × ２．画像ノイズの評価方法 コニカ（株）社製のサクラ濃度計（ｍｏｄｅｌＰＤＡ−
６５）を使用し、１ドット／４ドットの網点画像を印字
し、５００枚印字後の画像濃度変動幅を幅方向について
測定し、画像濃度変動幅を以下のように評価した。尚、
評価記号○印については画像ノイズがほとんど気になら
ない好ましい状態を、評価記号△印については画像ノイ
ズがやや気になるが実用上我慢できる程度の状態を、評
価記号×印については実用上問題となる程度の状態を示
している。 表１に帯電部材としてナイロン系（実施例１、実施例
４、比較例２）、ポリイミド系（実施例２、比較例
１）、ポリエチレン系（実施例３）の半導電性フィルム
を用いそれらの表面をバフ研摩またはサンドブラストに
より粗面化し作製した各種帯電装置２についてそれぞれ
をギャップ１００、３００、５００、１０００μｍで使
用した場合の評価結果を示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１に示す結果から、帯電部材の表面が平
滑な場合（Ｒｚ２μｍ：比較例１）はギャップ１００μ
ｍでしか実用レベルの画像が得られないが、帯電部材の
表面を十点平均粗さＲｚで５μｍ以上乃至１００μｍ、
好ましくは１０μｍ乃至５０μの粗面とすることにより
従来の微小間隙帯電装置では達成できなかった１００μ
ｍから１ｍｍの広いギャップｇにおいて被帯電体全面に
わたって均一な帯電電位を得ることができ、ノイズ、ム
ラの少ない高品質の画像が得られることがわかる。Ｒｚ
が５μｍ以下の場合には効果が見られず、Ｒｚで１００
μｍ以上の場合には安定放電が得られなくなり帯電の不
均一性に起因した白班点等の画像欠陥が生じる。

【００２９】又、表１中の実施例１及び実施例２の放電
特性を図５に示す。図中ｂが実施例１の特性であり、ｃ
が実施例２の特性である。本図より、放電面が粗面化処
理されていない帯電装置ａに比べ、本実施例の帯電装置
はより低い電圧で放電が開始されることが分かる。換言
すると、同一の電圧を印加した場合、本実施例の帯電装
置はギャップをより大きくすることができる。

【００３０】さらに、表１のデータから理解されるよう
に、ギャップｇが１００乃至３００μｍにおいて特に好
ましい結果が得られることがわかる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
帯電装置によれば、粗面化された放電面より安定した放
電が行われるため、放電面と被帯電体との間隙の上限値
を大きくすることができる。ギャップの上限値が大きく
することにより、帯電装置構成部品の寸法ばらつきが放
電に影響をすることがなくなり、被帯電体全面にわたっ
て均一な帯電電位が得られ、ノイズ、ムラの少ない高品
質の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の帯電装置を適用した複写機の概略構
成を示す正面断面図である。

【図２】 本発明に係る帯電装置の概略構成を示す断面
図である。

【図３】 本発明に係る帯電装置の斜視図である。

【図４】 従来の帯電装置の概略構成を示す断面図であ
る。

【図５】 被帯電体と帯電部材間における放電開始の印
加電圧とギャップとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１：感光体 ２：帯電装置 ２１：導電性支持体 ２２：帯電部材 ２３：電源 ｇ：感光体ドラムと帯電部材との間隙（ギャップ）

フロントページの続き (72)発明者 長安 桂子 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタカメラ株式会社内 (72)発明者 山本 雅史 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタカメラ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電面が被帯電体に対して微小空隙をも
   って対向して設けられた帯電部材を有した帯電装置にお
   いて、前記帯電部材の放電面の表面粗さが十点平均粗さ
   Ｒｚで５μｍ乃至１００μｍであることを特徴とする帯
   電装置。