JPH0764370A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 可撓性の中空導電性ローラ１と、該中空導電
性ローラ内に同軸に且つ相互に回転可能に設けられた導
電性ブラシローラ５とから成り、該導電性ブラシローラ
を介して中空導電性ローラに帯電電圧を印加し、該中空
導電性ローラを感光体に物理的に接触させて回転させな
がら感光体の帯電を行う帯電装置において、前記中空導
電性ローラ１には、これと接触して同方向に回転するク
リーニングローラ２が設けられ、該中空導電性ローラ１
は、クリーニングローラ２と同じ周速度で回転するよう
に駆動付勢されていることを特徴とする。 【効果】 感光体表面と接触する可撓性の導電性ローラ
１にトナーや紙粉等の異物が蓄積することが有効に回避
できるので、装置寿命が長く、長期間にわたって安定に
均一帯電を行うことができる。しかも、感光体表面にお
けるスリップや摩擦の発生が有効に防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置に使用さ
れる感光体表面の帯電装置に関し、より詳細には、コロ
ナ放電を行わずに感光体表面の主帯電を行うことが可能
な帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方法による画像形成方法におい
ては、感光体表面を一様に帯電し、画像露光を行って感
光体表面に原稿画像に対応する静電潜像を形成し、この
静電潜像を現像し転写することによって画像形成が行わ
れる。このような画像形成方法において、一般に感光体
表面の帯電（主帯電）は、コロナ帯電によって行われて
いたが、この方法ではオゾンの発生という環境汚染の問
題を免れない。最近になって、オゾンの発生を回避する
ために、バイアス電圧を印加しながら導電性ゴムローラ
を感光体表面に摩擦接触させることにより、感光体表面
の主帯電を行う方法が提案されている（特開昭63−1496
69号及び特開平１−267667号）。

【０００３】しかしながら、上記のような摩擦接触によ
る帯電方法では、導電性ゴムローラと感光体との間にゴ
ミ、紙粉等の異物が挟まると、帯電の均一性が損なわれ
るという問題があり、安定して帯電を行うことが困難で
あった。また画像形成に際して、感光体表面のクリーニ
ング不良があり、その表面にトナーが残存していると、
この残存トナーを感光体表面に固着してしまうという問
題があり、感光体の耐久性を低下させるという問題も発
生する。さらには、均一な帯電を行うためには、直流バ
イアス電圧の印加のみでは不十分であり、併せて交流バ
イアス電圧を印加する必要があった。

【０００４】このような問題が解決された帯電方法とし
て、本願出願人は先に、導電性ブラシローラを備えた帯
電装置を用いて可撓性の導電性シートを感光体表面に摩
擦接触せしめ、該ローラに直流電圧を印加しながら摩擦
帯電を行う方法を提案した（特願平４−68148 号参
照）。この帯電方法に用いられる帯電装置は、通常、導
電性ブラシローラと、該ブラシローラを内蔵し且つ該ブ
ラシと接触するように設けられている可撓性の中空導電
性ローラとから成っている。

【０００５】この帯電装置においては、中空導電性ロー
ラを構成する可撓性の導電性シートが導電性ブラシによ
り押圧されて感光体表面に密着するので、交流のバイア
ス電圧を印加することなく低電圧の直流バイアス電圧の
みを導電性ブラシに印加することで均一に摩擦帯電を行
うことができるという点で極めて優れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、前記帯電
装置を長期間使用すると、感光体に接触する中空導電性
ローラに、トナーや紙粉等の異物が付着し、これが蓄積
するため、次第に均一な帯電を行うことが困難となると
いう問題がある。また、前記中空導電性ローラを構成す
る可撓性の導電性シートは、一般にかなり薄いものであ
ることから、ブラシローラによる回転駆動力によって該
シートにネジレが生じて帯電ムラを誘発すると共に、そ
のネジレが継続して大きくなるとシートの破断まで生じ
ることもある。さらに、この導電性シートは、ブラシの
押圧力のみによって感光体表面に圧接して回転するもの
であることから、該導電性シートの回転が不安定であ
り、回転ムラや感光体とのスリップ等が生じ、感光体表
面との摩擦が発生する。この結果として、感光体が摩耗
し、感光体の耐久性低下をもたらすという問題もある。

【０００７】従って本発明の課題は、上述した問題が有
効に解決され、感光体の耐久性低下を生じることなくし
かもシートのネジレ等を発生することなく、長期間にわ
たって、接触帯電により感光体の帯電を安定且つ均一に
行うことが可能な電子写真装置における帯電装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、可撓性
の中空導電性ローラと、該中空導電性ローラ内に同軸に
且つ相互に回転可能に設けられた導電性ブラシローラと
から成り、該導電性ブラシローラを介して中空導電性ロ
ーラに帯電電圧を印加し、該中空導電性ローラを感光体
に物理的に接触させて回転させながら感光体の帯電を行
う帯電装置において、前記中空導電性ローラには、これ
と接触して同方向に回転するクリーニングローラが設け
られ、該中空導電性ローラは、クリーニングローラと同
じ周速度で回転するように駆動付勢されていることを特
徴とする帯電装置が提供される。

【０００９】

【作用】本発明においては、可撓性の中空導電性ローラ
には、これと接触してクリーニングローラが設けられて
いるため、該ローラ表面は常にクリーニングされ、トナ
ーや紙粉等の異物が蓄積することがなく、長期間にわた
って安定に均一帯電を行うことが可能となる。また上記
の中空導電性ローラは、クリーニングローラに従動する
ように駆動付勢されているため、クリーニングローラの
回転の周速度を感光体の移動速度と一致するように設定
しておくことにより、中空導電性ローラの回転のばらつ
きによるネジレの発生が有効に回避することができるば
かりか、感光体と中空導電性ローラとの間にスリップ等
を生じることがなく、感光体の摩耗等が有効に防止さ
れ、感光体の耐久性低下という問題も有効に解決され
る。

【００１０】上記のような中空導電性ローラの駆動付勢
は、適当な駆動伝達機構を用いてクリーニングローラの
回転を中空導電性ローラに伝達することによって容易に
行うことができる。

【００１１】さらに、本発明の帯電装置においては、感
光体表面と接触する中空導電性ローラは、可撓性である
ため変形自在であり、これが導電性ブラシローラによっ
て押圧される。従って、感光体表面に塵、紙粉、残留ト
ナー等の異物が付着していた場合にも、この付着部分以
外の感光体表面と中空導電性ローラとの一様接触が可能
となる。しかも、導電性ブラシローラのブラシの個々の
穂が押圧スプリングとして作用するので、感光体表面と
中空導電性ローラとの接触を微細且つ緻密に行うことが
できる。即ち、両者の接触は一様な面接触となり、均一
な帯電を行うことが可能となるという基本的な特徴を有
している。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す具体例に基づ
いて詳細に説明する。図１は、本発明の帯電装置の構造
を示す正面断面図であり、図２は、図１の帯電装置の側
面断面図を帯電すべき感光体ドラムとともに示す図であ
る。

【００１３】この帯電装置は、大まかに言って、中空導
電性ローラ１とクリーニングローラ２とから成ってお
り、中空導電性ローラ１は、可撓性のエンドレスな導電
性シート３とその両端部に設けられている剛性のフラン
ジリング４とから成っており、その内部には、同軸に且
つ相互に回転可能に設けられた導電性ブラシローラ５が
設けられている。このブラシローラ５は、駆動軸６とこ
の軸に植設されたブラシ７とから成っている。

【００１４】上記の中空導電性ローラ１において、可撓
性導電性シート３の内面は、その内部に収容されている
導電性ブラシローラ５のブラシ７と当接しており、この
ブラシ７により支持される状態となっている。また可撓
性シート３の両端はフランジリング４に接着剤等により
固着されており、このフランジリング４は、軸受８によ
り、前記駆動軸６に相互に回転可能に設けられている。
即ち、このシート３の両端がフランジリング４に固定さ
れていることから、この部分を感光体ドラム（図２にお
いて３０で示す）の端部と十分安定に圧接することがで
き、これにより、中空導電性ローラ１の可撓性導電性シ
ート３と感光体ドラム３０の表面との間に一定の接触
（ニップ）幅を確保することが可能となる。

【００１５】また本発明においては、前記フランジリン
グ４の軸方向外側には、これと一体にプーリー２０が設
けられており、これに捲架されたベルト２１によって、
クリーニングローラ２と一体に中空導電性ローラ１が回
転する。この場合、該中空導電性ローラ１は、感光体ド
ラム３０の回転方向とは逆方向（接触部における移動方
向は同じになる）となり且つその周速度は、ドラム３０
のそれと同一となるように、クリーニングローラ２の回
転が設定される。従って、このような駆動付勢により、
感光体ドラム３０と中空導電性ローラ１とのスリップが
有効に防止され、可撓性シート３のネジレ或いは感光体
ドラム３０の耐久性の低下を有効に回避できる。

【００１６】さらに、前記フランジリング４の軸方向内
側には、ゴムリング１１が嵌め込んでおくことが好まし
く、これによって可撓性導電性シート３の端部と感光体
ドラム３０の端部との圧接を有効に行ない、一定のニッ
プ幅を確保する上で極めて有利である。例えば、スプリ
ング等の手段をもちいて、この帯電装置全体を感光体ド
ラム３０側に押圧すれば、ゴムリング１１が凹み、その
上部の可撓性導電性シート３の部分３ａは、一定の幅で
感光体ドラム３０表面と面接触する。従って、両者の間
に一定のニップ幅が確保されるので、感光体ドラム３０
の接触帯電を有効に行うことができるのである。

【００１７】また可撓性導電性シート３を正しく位置決
めするために、ブラシ７の端部とフランジリング４の軸
方向内側端部との間にコイルバネ１２が設けられ、シー
ト３に軸方向への若干のテンションを付与することが好
ましい。これによりシート３の弛み等を回避することが
できる。

【００１８】一方、ブラシローラ５の駆動軸６には、ベ
ルトプーリ等の適当な駆動部材１０が設けられており、
適当な駆動源（図示せず）により、中空導電性ローラ１
のフランジリング４と独立してブラシローラ５が駆動回
転するようになっている。従って、このブラシローラ５
の回転を独立して制御することにより、可撓性導電性シ
ート３と感光体ドラム３０表面とのスリップを防止する
ことができる。例えば、ブラシローラ５の回転速度を、
中空導電性ローラ１と同方向であって且つ該ローラ１の
周速、即ち感光体ドラムの移動速度の0.９乃至0.９５倍
の周速度で回転させることが好ましい。このように、ブ
ラシローラ５の速度を、中空導電性ローラ１のそれより
も若干遅く設定することにより、ブラシローラ５がロー
ラ１に対してブレーキ的に作用するため、ローラ１、即
ち可撓性導電性シート３のネジレ等の発生がさらに有効
に防止される。

【００１９】本発明において、上記の中空導電性ローラ
１と接触するように設けられているクリーニングローラ
２の駆動軸２２は、適当な駆動源（図示せず）に連結さ
れて駆動回転が行われるとともに、該軸２２にはプーリ
２３が設けられており、このプーリ２３は、ベルト２１
を介して中空導電性ローラ１のプーリ２０に連結されて
いる。即ち、先に説明した通り、クリーニングローラ２
は感光体ドラム３０と同じ周速度で回転するように設定
される。この場合、クリーニングローラ２の回転方向
は、感光体ドラム３０の回転方向とは同方向に回転する
ように設定されている。これにより、中空導電性ローラ
１は、感光体ドラム３０と同じ周速度で且つ逆方向に回
転するように駆動付勢される。

【００２０】またクリーニングローラ２には、これに当
接してクリーニングブレード２５が設けられており、該
ローラ２に捕集されたトナー、紙粉等の異物が除去さ
れ、常に良好なクリーニングが行われるように成ってい
る。

【００２１】上述した帯電装置は、一面が開口したボッ
クス４０内に収容させ、このボックス４０を複写機等の
機枠（図示せず）に固定された支持軸４１に揺動可能に
保持せしめ、押しスプリング４２等の手段で可撓性導電
性シート３の両端部が感光体ドラム３０の両端部に当接
するように配置される（図２参照）。これにより、該シ
ート３の両端部が感光体ドラム３０の両端部に圧接され
るので、中空導電性ローラ１は、感光体ドラム３０と一
定のニップ幅で接触し、均一に接触帯電を行うことが可
能となる。

【００２２】本発明の帯電装置によれば、上記のように
して可撓性の中空導電性ローラ１におけるエンドレスな
可撓性導電性シート３を感光体ドラム３０の回転速度と
同期した速度で回転させるとともに、ブラシ７を回転さ
せながら、該ブラシ７により該シート３を、軸方向全体
にわたって感光体ドラム３０表面に一定のニップ幅で接
触せしめ、この状態で該ブラシローラ５に一定の帯電電
圧を印加することにより、感光体ドラム３０の帯電が行
われる。

【００２３】上述した帯電装置において、可撓性のエン
ドレスな導電性シート３は、導電性であり且つ可撓性を
有しているという条件を満足している限り任意の材料に
より構成される。例えば、導電性の樹脂乃至ゴム、箔の
如き金属あるいは金属と樹脂乃至ゴムとの積層体から成
っていることができる。

【００２４】導電性の樹脂乃至ゴムとしては、各種の導
電剤を配合した樹脂乃至ゴムが使用される。かかる樹脂
としては、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系
エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、軟質塩化
ビニル樹脂、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック
共重合体エラストマー、アクリル系エラストマー等の各
種熱可塑性エラストマーが好適であるが、他にナイロン
６、ナイロン6,6 、ナイロン６−ナイロン6,6 共重合
体、ナイロン6,6 −ナイロン6,10共重合体や、メトキシ
メチル化ナイロン等のアルコキシメチル化ナイロンの如
きポリアミド、コポリアミド或いはそれらの変性体も使
用できる。勿論、使用する樹脂は、これらに限定され
ず、例えばシリコーン樹脂、ポリビニルブチラール等の
アセタール樹脂、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体、アイオノマー等も使用できる。ゴムとして
は、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンゴム、ブタジ
エン−スチレンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、エチ
レン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン
−非共役ジエン共重合体ゴム、クロロプレンゴム、ブチ
ルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム
等が好ましい。

【００２５】上記の樹脂乃至ゴムに配合される導電剤と
しては、導電性カーボンブラックや、銀、金、銅、黄
銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレススチール等の
金属粉や、酸化スズ系導電剤等の粉末導電剤を用いるこ
とができ、他に、非イオン系、陰イオン系、陽イオン
系、両性系等の有機導電剤や、有機スズ系導電剤を用い
ることもできる。

【００２６】また導電性の樹脂乃至ゴムは、一般的に、
その電気抵抗（固有抵抗）が１０乃至１０⁸ Ω・cm、特
に１０² 乃至１０⁶ Ω・cmの範囲にあるのが好ましい。
導電剤は、その種類によっても相違するが、樹脂乃至ゴ
ム１００重量部に１乃至２０重量部、特に５乃至１５重
量部の量で配合し、上記の抵抗値が得られるようにす
る。一般に、導電剤粒子が樹脂乃至ゴム中でチェーンス
トラクチュアを形成しているほうがより高い導電性が得
られるが、この場合には、電圧を印加したときに点状の
高電位部が発生し、帯電ムラを生じるおそれがある。従
って、これらの導電剤は、樹脂乃至ゴム中に一様且つ微
細に分散させることが好ましく、このためには、導電剤
配合樹脂乃至ゴムを十分に混練することが重要である。
また、導電剤の均一分散を有効に行うためには、アクリ
ル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等のエチレン系不
飽和カルボン酸等を共重合させた酸変性樹脂乃至ゴム
を、一部使用することも有効である。

【００２７】上述した可撓性の導電性シート３の厚み
は、その柔軟性によっても異なるが、一般に、５０乃至
４００μm 、特に１００乃至３００μm の範囲とするこ
とが望ましい。またその表面は可及的に平滑であること
が好ましく、JIS B 0601による平均粗さが５μm 以下、
特に１μm 以下であることが望ましい。

【００２８】また本発明では、可撓性の導電性シート３
として、シームレスの金属箔を用いることもできる。金
属箔としては、ニッケル、アルミニウム、銅、黄銅、ス
ズ等を挙げることができ、これらは電鋳法あるいは押し
出しにより得られる。金属箔の厚みは、２０乃至８０μ
m 、特に３０乃至５０μm の範囲にあることが望まし
い。

【００２９】可撓性の導電性シート３は、単層の素材か
ら成っていてもよいし、また積層の素材から成っていて
もよい。特に導電性シート３が感光体表面と接触する面
を高抵抗の層で形成すると、感光体の表面にピンホール
等の欠陥が存在していた場合にも、放電等のリークを防
止することができるという点で有利である。この高抵抗
層の固有抵抗は、１０⁸ 乃至１０¹³Ω・cm、特に１０⁹
乃至１０¹²Ω・cmの範囲にあることが好ましく、またそ
の厚みは４０乃至６０μm の範囲にあるのがよい。電気
抵抗の調整は、樹脂あるいはゴムに配合する導電剤の量
を調節することにより容易に行うことができる。導電剤
乃至ゴムとしては既に述べたものを使用できるが、それ
以外にも、フッ素系の樹脂乃至ゴム、例えばポリフッ化
ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオ
ロプロピレン共重合体（ＰＴＦＥ・ＨＦＰ）、パーフル
オロアルコキシ系フッ素樹脂等が好適に使用される。高
抵抗層として、これらの樹脂乃至ゴムを使用すると、不
活性でしかも摩擦係数が小さいため、感光体の寿命及び
シート寿命の点で大きなメリットがある。

【００３０】本発明において、ブラシ７としては、導電
性の有機乃至無機繊維から成る導電性ブラシを導電性ロ
ーラに植毛したものが好適に使用されるが、該ブラシの
体積抵抗率は１０² 乃至１０⁸ Ω・cm、特に１０³ 乃至
１０⁶ Ω・cmの範囲にあるものが好ましい。ブラシ繊維
の太さは２乃至１０デニール（ｄ）、特に３乃至６ｄ、
繊維長（毛足の長さ）は２乃至７ｍｍ、特に３乃至５ｍ
ｍの範囲にあるのがよく、また植毛密度は１万乃至２０
万本／平方インチ、特に３万乃至１０万本／平方インチ
の範囲にあることが、スムーズで一様な押圧力を与える
上で好適である。またブラシの先端を丸めておくこと
が、可撓性導電性シート３の摩耗を抑制する上で好まし
い。

【００３１】有機の導電性繊維としては、導電剤粒子を
分散させた合成乃至再生繊維が使用され、例えばナイロ
ン６、ナイロン6,6 等のポリアミド繊維、ポリエチレン
テレフタレート等のポリエステル繊維、アクリル繊維、
ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、レー
ヨン、アセテート等が挙げられる。繊維に導電性を付与
するには、導電剤の配合による方法に限定されず、繊維
表面をメタライズする方法によってもよい。尚、導電剤
を使用する場合には、先に述べた導電剤を使用すること
ができる。また導電性無機繊維としては、カーボン繊維
が好適に使用されるが、ステンレススチールや黄銅等の
金属繊維も使用される。

【００３２】本発明によれば、ブラシローラ５に直流電
源５０が接続されており、ブラシ７により可撓性の導電
性シート３を押圧して回転する感光体ドラム３０表面に
接触させながら、該ブラシ７を介して導電性シート３に
直流電圧を印加して感光体ドラム３０表面の帯電を行
う。

【００３３】この導電性シート３に印加する帯電電圧
は、感光体ドラム１表面の帯電開始電圧値の1.５乃至3.
５倍、特に２乃至３倍に設定することが好ましい。本発
明では、直流電圧を用いるのみで均一でムラのない帯電
を行い得ることができるが、一層ムラのない帯電を行う
ために、交流電源５１を直流電源５０に組み合わせ、前
述した直流電圧にさらに交流電圧を重畳した電圧を印加
することも可能である。このような交流としては、周波
数が３００乃至１５００Ｈｚ、特に４００乃至１０００
Ｈｚで、ピーク間電圧が上記直流電圧の2.５乃至４倍、
特に2.８乃至3.５倍の交流を使用することが好適であ
る。

【００３４】本発明の帯電装置は、複写機、ファクシミ
リ、レーザプリンタ等の電子写真法に用いる感光体の帯
電に極めて有用であり、特に感光体としては、単層乃至
積層構造の各種有機感光体が好適であるが、勿論、これ
以外にも、ａ−Ｓｉ感光体、セレン感光体等の無機感光
体の接触帯電にも好適に適用される。また感光体の主帯
電以外にも、その除電等にも適用できる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、感光体表面と接触する
可撓性の導電性ローラにトナーや紙粉等の異物が蓄積す
ることが有効に回避できるので、装置寿命が長く、長期
間にわたって安定に均一帯電を行うことができる。しか
も、該導電性ローラは、感光体と実質的に同速度で回転
するように駆動付勢されているため、感光体表面におけ
るスリップや摩擦の発生が有効に防止され、感光体の耐
久性が低下することがなく、しかも、変形し易い可撓性
導電性ローラのネジレを有効に防止することができ、安
定で且つ均一な帯電を長期間にわたって行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電装置の正面断面図を示す図。

【図２】図１の帯電装置の構造を示す側面断面図。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性の中空導電性ローラと、該中空導
   電性ローラ内に同軸に且つ相互に回転可能に設けられた
   導電性ブラシローラとから成り、該導電性ブラシローラ
   を介して中空導電性ローラに帯電電圧を印加し、該中空
   導電性ローラを感光体に物理的に接触させて回転させな
   がら感光体の帯電を行う帯電装置において、 前記中空導電性ローラには、これと接触して同方向に回
   転するクリーニングローラが設けられ、該中空導電性ロ
   ーラは、クリーニングローラと同じ周速度で回転するよ
   うに駆動付勢されていることを特徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】 前記クリーニングローラには、これと当
   接してクリーニングブレードが設けられている請求項１
   に記載の帯電装置。
3. 【請求項３】 前記中空導電性ローラは、エンドレスの
   可撓性導電性シートから成り、該シートの両端部は、導
   電性ブラシローラの軸に独立して回転可能に設けられて
   いるローラフランジに固定されているとともに、該ロー
   ラフランジは、前記クリーニングローラの回転を伝達す
   るための駆動伝達機構が設けられている請求項１に記載
   の帯電装置。
4. 【請求項４】 前記駆動伝達機構がベルトプーリである
   請求項４に記載の帯電装置。
5. 【請求項５】 前記クリーニングローラは、感光体の移
   動速度と同じ周速度で回転するように設定されている請
   求項１に記載の帯電装置。