JPH08211702A - 帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯電部材のニップ跡によって生じる帯電音の
リップル音を防止する。 【解決手段】 帯電部材は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度５５°
以下であり、帯電部材に印加されるＡＣ電圧は定電圧制
御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯電部材を被帯電
体に接触させ振動電圧（交互電圧；時間とともに電圧値
が周期的に変化する電圧）を印加して被帯電体を帯電処
理（除電処理も含む）する帯電装置、該帯電装置を具備
した電子写真複写装置・静電記録装置・レーザービーム
プリンタ等の画像形成装置、該帯電装置を具備した、該
画像形成装置に脱着使用されるプロセスカートリッジに
関する。

【０００２】

【背景技術】例えば電子写真装置（複写機・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
おいて、感光体、誘電体等の被帯電体としての像担持体
面を帯電処理する手段としてはコロナ帯電器が従来より
広く利用されている。

【０００３】コロナ帯電器は像担持自体等の被帯電体面
を所定の極性・電位に均一に帯電処理する手段機器とし
て有効である。しかし所定の帯電電位を得るために高価
な高圧トランス（６〜８ｋＶ程度）を必要とすること
や、コロナ放電でオゾンが比較的多く発生するのでその
対策に工夫を要することなどの問題点を有している。

【０００４】一方、帯電装置として直流と交流（ＡＣ）
を重畳した振動電圧を印加した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、これは電源の低電圧化が図れることや、オゾンの発
生は微量である等の長所を有していることから、例えば
画像形成装置において感光体・誘電体等の像担持体やそ
の他の被帯電体面を帯電処理するコロナ体電器に変わる
手段機器として注目されるようになってきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように帯電部材を被帯電体に接触させ振動電圧を印加し
て被帯電体を帯電処理する接触帯電装置（ＡＣ印加方式
の接触帯電装置）は、印加電圧の振動成分による「帯電
音」と呼ばれる振動音が発生する。

【０００６】この帯電音は、振動電界のプラスとマイナ
スの繰り返し反転に対応し、接触帯電部材が感光体面に
引きつけられたり、元の位置に戻ったりする運動の繰り
返しに伴い、接触帯電部材が感光体を叩くことで発生す
るのである。

【０００７】その防止策として、接触帯電部材の硬度を
低くして、接触帯電部材の叩く振動を弱める方法（特開
平５−２１０２８１号公報）が考案されている。

【０００８】これを図１３により具体的に説明すると、
硬度を低めた接触帯電部材として、芯金２ａに導電発泡
ゴム２ｂを設け、さらにその表面に誘電層２ｃを設けた
ローラ２（以下、スポンジローラと記す）を用いるもの
とし、これを被帯電体としての回転ドラム型の電子写真
感光体１（像担持体）に接触させ、高圧電源１０から所
定の振動電圧（Ｖ_AC＋Ｖ_DC）を印加して感光体１を所定
の極性・電位にＡＣ印加方式で接触帯電処理するものと
する。

【０００９】被帯電体としての回転ドラム型の電子写真
感光体１は、アルミニウム製のドラム基体１ａの外周面
に有機光導電体層（ＯＰＣ）からなる感光体層１ｂを形
成したもので、矢示の時間方向に所定の周速度（プロセ
ススピード）にて回転駆動されるものとする。

【００１０】接触帯電としてのスポンジローラ２は、感
光体１に略並行に配列して芯金２ａの両端部を不図示の
軸受にて回転自由に支持させるとともに、芯金２ａの両
端部において加圧バネ４（４）で該スポンジローラ２を
感光体１に所定の押圧力で圧接させてある。Ｎはこの感
光体１とスポンジローラ２との圧接ニップ部である。ス
ポンジローラ２は感光体１の回転に伴い従動回転する。

【００１１】このスポンジローラ２にＡＣ定電流制御の
高圧電源１０から加圧バネ４（導電性）・芯金２ａを介
してＡＣ定電流制御の振動電圧が印加されて該スポンジ
ローラ２により回転感光体１の周面が所定の極性・電位
にＡＣ印加方式で接触帯電処理される。

【００１２】一方、接触帯電部材においては、ＡＣ定電
流制御を用いることが多い。すなわち、低温低湿度環境
においてはスポンジローラ２の抵抗値の上昇による抵抗
ムラの帯電ムラを防ぐために高ＡＣバイアスを印加し、
高温高湿環境ではスポンジローラ及び感光体の抵抗値が
下がり、特に印刷耐久後の感光体においては絶縁破壊の
可能性があるため、低ＡＣバイアスを、ＡＣ定電流制御
では自動的に印加できるのである。

【００１３】しかし、硬度を低めた接触帯電部材として
のスポンジローラは、硬度が低いために、装置の静止放
置時に接触帯電部材は被帯電体に圧接されたニップ部に
おいて変形し、回転状態になってからもしばらくの間は
復元しないニップ跡が形成されることがある。

【００１４】このようなスポンジローラを用いてＡＣ定
電流制御を行なうと装置静止放置直後にＡＣ定電流制御
で画像形成すると図１４に示すスポンジローラニップ跡
Ｂがスポンジローラ２の回転周期で感光体１と通過す
る。その通過時は、接触面積が多い分だけＡＣ電流が流
れやすくなるが、ＡＣ定電流の制御が作動し、一定のＡ
Ｃ電流となるようにＡＣ電圧（ＡＣのピーク間電圧）が
低下してしまう。このＡＣ電圧の変化を図１５に示す。
帯電ムラと絶縁破壊を防ぐ適正値としての通常の回転中
のＡＣバイアスが１９００Ｖｐｐとなるように定電流制
御を行なうと、ニップ跡Ｂが通過するごとに１７００Ｖ
ｐｐに低下し、スポンジローラ２の回転周期で１７００
Ｖｐｐに一瞬低下する。すると、上述した帯電音が、Ｖ
ｐｐの下降上昇によるＶｐｐ波形の乱れに伴い、大きく
一瞬変動した。つまり、帯電音がスポンジローラの回転
周期で一瞬変動し、「リップル音」となり、耳障りな音
となった。このときの帯電音の測定結果を図１６に示
す。感光体１のプロセススピード（周速度）は、２４ｍ
ｍ／ｓｅｃ、スポンジローラ２の外径はφ１２ｍｍであ
る。

【００１５】帯電音は、図１７に示すようにリオン
（株）社製、型式ＮＬ−０２の普通騒音計２９をスポン
ジローラ２とＯＰＣ感光体１の当接位置から水平距離２
００ｍｍで測定した。普通騒音計２９の測定モードはＬ
ｐ（騒音レベル）で測定した。

【００１６】スポンジローラが柔らかいため、振動電圧
印加による感光体を叩く衝撃が減り、帯電音の大きさ自
体は問題の無いレベル（気にならないレベルである、例
えば５０ｄＢ以下）となったが、図１６中に示すよう
に、ニップ跡に相当する部分で４５ｄＢ−４９ｄＢに一
瞬変動した。この一瞬の変動差のであるΔ４ｄＢ＝（４
９ｄＢ−４５ｄＢ）がリップル音として、耳障りに聞こ
えるようになった。リップル音はＶｐｐ波形の乱れに追
従したスポンジローラの振動の一瞬の乱れが、定常状態
の帯電音の音波振動数と異なる他の振動数の音波も一瞬
発生させるので、音波の重ね合わせにより一瞬音圧が上
がる。

【００１７】このリップル音はローラ回転周期ごとに一
瞬発生するため、特に回転周期の長い低速（感光体のプ
ロセススピードが７０ｍｍ／ｓｅｃ以下）電子写真装置
で耳障りな騒音として目立ちやすい。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、被帯電体に接
触可能であり、振動成分を有する電圧が印加される帯電
部材を有する帯電装置において、前記帯電部材は、ＡＳ
ＫＥＲ−Ｃ硬度５５°以下であり、前記振動成分は、定
電圧制御されることを特徴とする帯電装置である。

【００１９】また、本発明は、前記帯電装置を用いたプ
ロセスカートリッジ、画像形成装置である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２１】〈実施形態１〉（図１〜図９） （１）画像形成装置例（図１） 図１は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成図で
ある。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利
用の、プロセスカートリッジ着脱方式のレーザービーム
プリンターである。

【００２２】１は回転ドラム型の電子写真感光体であ
り、接地された円筒アルミニウム基体１ａの外周に有機
光導電体層（ＯＰＣ）からなる感光体層（厚さ２０μ
ｍ）１ｂを形成した有機感光体である。このＯＰＣ感光
体１は、矢印の時計方向に所定のプロセススピード（周
速度）、例えば２４ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。

【００２３】２はこのＯＰＣ感光体１に接触させた表面
がＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度５５°以下の低硬度の接触帯電部
材としてのスポンジローラであり、本例の場合は感光体
１の回転駆動に伴い従動回転する。このスポンジローラ
については（２）項で詳述する。

【００２４】ＯＰＣ感光体１はその回転過程で、ＡＣ定
電圧電源１１から振動電圧（Ｖ_AC＋Ｖ_DC）が印加された
スポンジローラ２により所定の極性（本例は負）・電位
に一様に帯電処理され、その帯電処理面に不図示のレー
ザースキャナから出力される、目的の画像情報の時系列
電器デジタル画像信号に対応して変調されたレーザー光
５による走査露光をうける。、これにより、回転ＯＰＣ
感光体１の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形
成される。

【００２５】その静電潜像は現像装置３の現像スリーブ
６より負に帯電されたトナーが供給されて反転現像され
る。スリーブ６には電源１２から所定の現像バイアスが
印加される。

【００２６】一方、不図示の給紙部から転写ガイド７を
通して記録材（転写材）Ｐが回転ＯＰＣ感光体１と転写
ローラ８との当接ニップ部（転写部）へ、ＯＰＣ感光体
１面のトナー像とタイミングを合わせて給送され、該記
録材Ｐの面にはＯＰＣ感光体１面のトナー像が転写（転
移）される。転写ローラ８には電源１２から所定の転写
バイアスが印加されて、その転写バイアスによってトナ
ー像が転写がなされる。

【００２７】転写部を通った記録材ＰはＯＰＣ感光体１
面から分離されて定着装置３０へ導入されて、トナー像
の定着処理を受け、画像形成物（プリント）として出力
される。

【００２８】記録材分離後の回転ＯＰＣ感光体１の面は
クリーニング装置９により転写残りトナー等の付着汚染
物の除去を受けて清浄面化されて繰り返して作像に供さ
れる。

【００２９】１６はプリンター本体に対して着脱自在な
プロセスカートリッジであり、本実施例のプリンターで
は、ＯＰＣ感光体１、接触帯電部材としてのスポンジロ
ーラ２、現像装置３、クリーニング装置９の４つのプロ
セス機器を包含させてある。このプロセスカートリッジ
１６は、感光体１と、帯電部材２、現像装置３、クリー
ニング装置９のうち少なくとも１つと、を備えていれば
良い。１４・１４はこのプロセスカートリッジ１６のプ
リンター本体内での位置決め支持部材である。

【００３０】プロセスカートリッジ１６は、レーザー光
が進入するスリット窓穴部、感光体１の下面露出部に対
する開閉シャッター部（不図示）を有し、プロセスカー
トリッジ１６がプリンター本体から取り出された時は閉
じ、装着状態時は開き状態に保持される。またプリンタ
ー本体に装着されると、プリンター本体との機械的・電
気的にカップリングして、プリンター本体側の駆動機構
で感光体１や現像装置３の現像スリーブ６等の駆動が可
能となり、またプリンター本体側の電源１１から、スポ
ンジローラ２や現像スリーブ６等への所定のバイアス印
加が可能となる。

【００３１】（２）接触帯電装置（図２・図３・図４・
図５） 図２（ａ）は接触帯電装置部分の拡大模型図である。

【００３２】ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度５５°以下の低硬度な
接触帯電部材としてのスポンジローラ２は、前述図１３
のものと同様に、芯金２ａに導電性発泡部材２ｂを設
け、さらにその表面に誘電層２ｃを設けたものであり、
感光体１に略並行配列して芯金２ａの両端部を不図示の
軸受けにて回転自由に支持させるとともに、その芯金２
ａの両端部において加圧バネ４（４）で該スポンジロー
ラ２を感光体１に所定の押圧力で圧接させてある。本例
において、加圧バネ４のバネ定数は片側０．１２５ｋｇ
／ｍｍであり、４．０ｍｍ縮めることにより、０．５ｋ
ｇで加圧している。

【００３３】本例のスポンジローラ２の外径はφ１２ｍ
ｍであり、芯金２ａはφ６ｍｍである。導電性発砲部材
２ｂは、例えば、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ
エステル、ポリウレタン、ポリアミド、ＥＰＤＭ、エピ
クロルヒドリンゴム系等の発砲部材などであり、これら
にカーボン、酸化錫等の導電性粉体を分散配合して導電
性を付与したものであってもよい。発砲穴２ｄの直径は
１００〜１０００μｍ程度であり、各々の発砲穴２ｄを
分離している導電性ゴム壁２ｅの厚みは１０〜１０００
μｍ程度である。誘電層２ｃはウレタンゴム、アクリル
樹脂、ナイロン樹脂、エピクロルヒドリンゴム等の１〜
５００μｍの薄膜で、高抵抗層でもある。

【００３４】スポンジローラ２の硬度は本例の場合はＡ
ＳＫＥＲ−Ｃで４５°としてあり、ＡＣ印加方式におい
て帯電音の発生が防止もしくは低減化される。

【００３５】このスポンジローラ２には、ＡＣ定電圧電
源１１から振動電圧（Ｖ_AC＋Ｖ_DC）が導電性加圧バネ４
・導電性芯金２ａを介して印加されることで、ＯＰＣ感
光体１の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理され
る。本例では負帯電である。

【００３６】従来の帯電ローラ１３（ソリッドローラ）
に比べて本例のスポンジローラ２は導電性発砲部材２ｂ
により、高温高湿（３２．５℃、８５％）環境において
も絶縁破壊を起こしにくくすることが容易に可能となっ
た。この二者のローラの物性の違いを以下説明する。

【００３７】図２（ｂ）において、スポンジローラ２
は、導電性発砲部材２ｂ中には発砲による多数の発砲穴
２ｄがあり、空気または真空の多層を形成している。図
２（ｂ）は発砲部を拡大したものである。発砲部は導電
性ゴム壁２ｅと発砲穴２ｄによりコンデンサーが作られ
ている。導電性発砲部材２ｂは発砲穴２ｄと導電性ゴム
壁２ｅとの集合体であるから、個々のコンデンサーＣｈ
が積層されたものであり、容量成分Ｃｓを持つ。また、
導電性ゴム壁２ｅは芯金２ａから誘電層２ｃまで連続し
てつながっているので抵抗成分Ｒｓも持つ。

【００３８】一方、従来のソリッドローラ１３は図３に
示すように芯金１３ａに導電ゴム部材１３ｂを設け、さ
らにその表面に誘電層２ｃを設けたもので硬度は、ＡＳ
ＫＥＲ−Ｃで６５°であり、ＡＣ印加方式において帯電
音が発生する。本例のソリッドローラ１３の外径はφ１
２ｍｍであり、芯金１３ａはφ６ｍｍである。ソリッド
ローラ１３の導電性ゴム部材２ｂ中は導電性ゴムで満た
されて厚みも約３ｍｍと厚いため、コンデンサーとして
は機能は導電性ゴム部材２ｂ単独でほとんどなく、ほぼ
抵抗成分Ｒｔしか持たない。

【００３９】上記の内容をもとに、図４、図５は、導電
性発砲部材２ｂと導電ゴム部材１３ｂとの絶縁耐圧の違
いを説明するために、スポンジローラ２とソリッドロー
ラ１３の接触帯電装置を等価回路として置き換えたもの
である。

【００４０】図４において、導電性発砲部材２ｂは、発
砲穴２ｄと導電性ゴム壁２ｅから成るコンデンサーＣｈ
が直列、並列に合成された全体容量成分Ｃｓと導電性ゴ
ム壁２ｅからなる抵抗成分Ｒｓとの並列回路と等価にな
る。誘電層２ｃは厚みが薄いためコンデンサーとしての
機能も持つ。また、若干電流も流れる。よって、容量成
分Ｃｙと抵抗性成分Ｒｙとの並列回路となる。同様にＯ
ＰＣ感光体１も容量成分Ｃｏと抵抗成分Ｒｏとの並列回
路となる。

【００４１】図５において、導電性ゴム部材１３ｂは、
抵抗成分Ｒｔの直列回路と等価になる。誘電層２ｃは厚
みが薄いためコンデンサーとしての機能も持つ。また、
若干電流も流れる。よって、容量成分Ｃｙと抵抗性成分
Ｒｙとの並列回路となる。同様にＯＰＣ感光体１も容量
成分Ｃｏと抵抗成分Ｒｏとの並列回路となる。

【００４２】以下の抵抗値は、１ｃｍ² 当たりの、ＤＣ
５００Ｖを印加した値である。

【００４３】さて、振動電圧（Ｖ_AC＋Ｖ_DC）は、交流電
圧の周波数は２４０Ｈｚに固定され、直流電圧成分Ｖ_DC
は−６００Ｖである。交流電圧値としてのピーク間電圧
Ｖｐｐは２０００Ｖである。この条件において、ＡＣ電
流は２４０μＡで、ＤＣ電流は３μＡであるため、同一
の抵抗値に対してＶ_ACはＶ_DCに対して約８０倍（＝２４
０／３μＡ）減衰しやすい。但し、コンデンサーはＶ_AC
が減衰せずに通過できる。

【００４４】帯電部材に印加される振動電圧のピーク間
電圧は、被帯電体である感光体の帯電開始電圧の２倍以
上とすることが帯電均一性のために好ましい。この帯電
開始電圧とは、帯電部材にＤＣ電圧を印加したとき感光
体の帯電が開始するときの印加ＤＣ電圧である。帯電開
始電圧は、感光層の厚さと誘電率に応じて異なるが、本
例の感光体は５５０Ｖであった。振動電圧は、直流電源
のオンオフを繰り返すことにより、ＡＣ電圧とＤＣ電圧
を重畳した波形と同じ波形を形成するようにしても良
い。また振動電圧の波形は、正弦波だけでなく、三角
波、矩形波等の他の波形も用いることができる。

【００４５】振動電圧（Ｖ_AC＋Ｖ_DC）はスポンジローラ
２の芯金２ａに印加され、導電性発砲部材２ｂから誘電
層２ｃ、ＯＰＣ感光体へかかる。この回路上では、振動
電圧（Ｖ_AC＋Ｖ_DC）は、ＣｓとＲｓとの並列回路、Ｃｙ
とＲｙとの並列回路、ＣｏとＲｏとの並列回路にかか
る。この回路において、Ｖ_ACは各容量成分を通過できる
ため、あまり減衰しない。つまり、導電性発砲部材２ｂ
の抵抗成分Ｒｓを上げ、絶縁耐圧をＵＰしても、発砲穴
による容量成分Ｃｓがあるため、Ｖ_ACは、あまり減衰し
ない。誘電層２ｃにおいても容量Ｃｙにより、Ｖ_ACがあ
まり減衰しない。よって、振動電圧がＯＰＣ感光体１に
あまり減衰せずに到達できるので、十分な放電と逆放電
を繰り返しＯＰＣ感光体１に与えることができ、帯電ム
ラの発生を押えることができる。

【００４６】なお、直流電圧成分Ｖ_DCは−６００Ｖ印加
しており、収束する帯電電位−６００Ｖに対して、スポ
ンジローラ２の全体の抵抗血はおよそ Ｒｓ＋Ｒｙ＜１０ＭΩ（帯電条件） であれば、ＤＣ電流３μＡでオームの法則により印加直
流電圧に対して帯電電位が３０Ｖ程度しか減衰しないの
で許容レベルであり、低温低湿（１５℃、１０％）環境
でスポンジローラ２の抵抗値が１０ＭΩ以下であれば帯
電ローラとして問題ない。同様に、ソリッドローラ１３
の全体抵抗値も Ｒｔ＋Ｒｙ＜１０Ω（帯電条件） であれば、低温低湿環境で帯電ローラとして問題ない。

【００４７】ところで、誘電層２ｃは、ある程度の容量
が無ければコンデンサーとしての機能が果たせないた
め、薄膜であることが好ましい。このようにすると、高
温高湿環境では誘電層２ｃ単独で電源の高Ｖｐｐ（約２
０００Ｖｐｐ）対する絶縁耐圧を保持することができず
導電性発砲部材２ｂの抵抗成分Ｒｓは、 Ｒｓ＞０．１ＭΩ（高温高湿絶縁条件） の条件の抵抗値が実験結果により好ましいことが判明し
た。同様にソリッドローラ１３の導電性ゴム部材１３ｂ
の抵抗成分Ｒｔも Ｒｔ＞０．１ＭΩ（高温高湿絶縁条件） であれば、高温高湿環境で帯電ローラとして問題ないレ
ベルである。

【００４８】しかし、低湿低温環境ではＲｏが０．１Ｍ
Ω→０．３ＭΩに上昇し、図５より、直列のＲｔ部でＡ
Ｃ電流２４０μＡが、オームの法則により実効値で７２
Ｖ_AC（＝２４０μＡ×０．３ＭΩ）、ピーク間電圧で２
０３Ｖｐｐ（＝７２Ｖ_AC×２×√２）減衰し、振動電圧
がＯＰＣ感光体１に十分に放電と逆放電を繰り返しＯＰ
Ｃ感光体１に与えることができず、帯電ムラが発生して
しまう。

【００４９】つまり、回路上、Ｖ_ACは、誘電層１３ｃの
容量ＣｙでＶ_ACを通過できるが、導電性ゴム部材１３ｂ
の抵抗ＲｔでＶ_ACが減衰してしまうのである。

【００５０】ソリッドローラで帯電ムラを防止するに
は、低温低湿環境で抵抗Ｒｔの減衰値を実効電圧２６Ｖ
_AC（１０１Ｖｐｐ＝３６Ｖ_AC×２×√２）以下にすれ
ば、画像上帯電ムラがわかりにくくなり、オームの法則
により０．１５ＭΩ（＝３６Ｖ_AC／２４０μＡ）以下に
すれば良くなる。

【００５１】Ｒｔ＜０．１５ＭΩ（導電性ゴム部材の低
温低湿帯電ムラ条件）

【００５２】ここで、スポンジローラの導電性発砲部材
および、ソリッドローラの導電性ゴム部材をまとめて下
層と呼ぶことにする。表１はスポンジローラとソリッド
ローラの下層抵抗値を５ランクに変えて行なった実験結
果であり、絶縁耐圧と帯電ムラについて行なわれてい
る。

【００５３】

【表１】

【００５４】表１より下層はスポンジローラとソリッド
ローラともに、高温高湿から低温低湿へと同じように抵
抗値が上昇するが、スポンジローラＮｏ．３以上の抵抗
値であれば、高温高湿環境でピンホールのあるＯＰＣ感
光体に対して絶縁耐圧を克服でき、低温低湿環境の帯電
ムラも防ぐことができる。しかし、ソリッドローラはＮ
ｏ．３の抵抗値０．１ＭΩ以上で、高温高湿環境でピン
ホールのあるＯＰＣ感光体に対して絶縁耐圧を克服でき
ても、低温低湿環境の帯電ムラを防ぐことはできない。
よって、ソリッドローラ１３は、下層が低温低湿で０．
１５ＭΩ以上では電源でＡＣ定電流制御し、２１００Ｖ
ｐｐ以上とし帯電ムラを防ぐ必要がある。下層が高温高
湿で０．１ＭΩ以下では電源でＡＣ定電流制御し、１９
００Ｖｐｐ以下とし絶縁耐圧を保持する必要がある。つ
まり、ソリッドローラ１３は、各環境において、絶縁耐
圧と帯電ムラを両立しないためＡＣ定電流制御が必要と
なる。つまり、ソリッドローラ１３はＡＣ定電圧電源１
１（Ｖｐｐ＝２０００Ｖ）で絶縁耐圧と帯電ムラを両立
できない。

【００５５】一方、表１において下層にある導電性発砲
部材２ｂの抵抗値がスポンジローラＮｏ．３以上であれ
ば、高温高湿において、 Ｒｓ＞０．１ＭΩ（高温高湿絶縁条件） となるので、導電性発砲部材２ｂと誘電層２ｃとを合わ
せた抵抗値が Ｒｓ＋Ｒｙ＜１０ＭΩ（帯電条件） であれば、ＡＣ定電圧電源１１（Ｖｐｐ＝２０００Ｖ）
でスポンジローラ２は絶縁耐圧と帯電ムラを両立できる
のである。

【００５６】（３）スポンジローラ２に対するバイアス
印加（図６・図７・図８・図９） スポンジローラ２をその長手両端部において加圧バネ４
でＯＰＣ感光体１面に圧縮弾性に抗して加圧当接してあ
るから、スポンジローラ２はへこんで感光体１との間に
ニップ部Ｎを形成する。この圧接ニップ部Ｎのスポンジ
ローラ長手に沿う平面形状は、装置静止放置時（装置放
置停止中）と、スポンジローラ回転状態時で異なる。図
６の（ａ）と（ｂ）はそれぞれ装置静止放置時とスポン
ジローラ回転状態時との圧接ニップ部Ｎの平面形状図で
ある。静止放置時のニップ部ＮＡの幅Ｎ１は、スポンジ
ローラ回転状態時のニップ部ＮＢのニップ幅ｎ１に比べ
大きくなり、 Ｎ１＞ｎ１ の関係が成り立つ。また、スポンジローラ２とＯＰＣ感
光体１で形成される容量はこのニップ幅が大きくなると
増え、したがって、ＡＣ電流が流れやすくなる。

【００５７】また前述したように、硬度を低めた接触帯
電部材としてのスポンジローラ２は、硬度が低いため
に、装置の静止放置時にニップ部ＮＡにおいて変形し、
回転状態になってからもしばらくの間復元しないニップ
跡Ｂ（図１４）を形成し、この装置静止放置直後にＡＣ
定電流制御の電源１０で印刷するとスポンジローラ跡Ｂ
がスポンジローラ２の回転周期で感光体１を通過し、こ
の部分に対応して図１６に示す帯電音のリップルが発生
するのである。

【００５８】そこで本実施形態では、該スポンジローラ
２に印加する振動電圧（Ｖ_AC＋Ｖ_DC）の振動成分Ｖ_ACを
定電圧で印加するようにした。

【００５９】ＡＣ定電圧電源１１の交流電圧の周波数は
２４０Ｈｚに固定され、直流電圧成分Ｖ_DCは−６００Ｖ
である。交流電圧値としてのピーク間電圧Ｖｐｐは２０
００Ｖになるように出力されている。

【００６０】Ｖｐｐ＝２０００Ｖ（一定値）

【００６１】ＡＣ定電圧電源１１の回路を図７に示す。

【００６２】電源１１は、ＤＣ（直流）高圧発生回路３
１と、ＡＣ（交流）発生回路３２の２つからなってい
る。ＤＣ高圧発生回路３１は、矩形発振回路３３の出力
を昇圧トランス３４へと入力し、その出力をダイオード
Ｄ１とコンデンサーＣ１からなる整流回路３５で整流し
てＤＣ電圧を得ている。

【００６３】ＡＣ高圧発生回路３２は、周波数２４０Ｈ
ｚの正弦発振回路３６の出力を昇圧トランス３７へと入
力し、入力電圧と同じ周波数２４０Ｈｚでピーク間電圧
２０００ＶｐｐのＡＣ高圧をＤＣ電圧と重畳して得てい
る。コンデンサーＣ２は、ピーク間電圧２０００Ｖｐｐ
のＡＣ電流を一部蓄え、帯電ローラなどの負荷容量変動
時に変動分のＡＣ電流供給し、Ｖｐｐを安定させる役割
をしている。

【００６４】図８は、図１４の放置後ニップ跡Ｂを持つ
スポンジローラ２に印加したＡＣ定電圧電源１１の出力
電圧波形を示している。

【００６５】帯電音を上述した図１７の条件で測定する
と図９に示すように、帯電音のリップルの無い安定した
特性が得られた。これは、ＡＣ定電圧電源１１がスポン
ジローラ２の放置ニップ跡Ｂでの容量変動に対し、図８
に示すようにＡＣ電圧の波形が安定している。つまり、
帯電ムラと絶縁破壊を防ぐ適正値として回転中のＡＣバ
イアスが２０００Ｖｐｐとなるような定ＡＣ電圧印加で
あり、ニップ跡Ｂが通過しても２０００Ｖｐｐを保持
氏、スポンジローラ２の回転周期で電圧波形が乱れな
い。スポンジローラ２の振動電圧印加による感光体を叩
く衝撃の乱れが減り、帯電音は問題無いレベル（気にな
らないレベルである）４６ｄＢとなった。図９におい
て、帯電音は、Ｖｐｐの下降上昇によるＶｐｐ波形の乱
れが無いため、スポンジローラ２の形状、例えば「反
り」などによる回転周期と同調した２ｄＢ以下のなだら
かな帯電音変化しか測定されなかった。

【００６６】放置ニップ跡Ｂに相当する部分でもＶｐｐ
波形の乱れが無いため、スポンジローラの振動の乱れも
無くなり、定常状態の帯電音の音波振動数と異なる他の
振動数の音波が一瞬発生することも無いため、音圧が安
定する。

【００６７】このように、帯電音がスポンジローラの回
転周期で一瞬変動する「リップル音」という耳障りな音
の発生が防止できた。

【００６８】図１４のＡＣ定電流制御のスポンジローラ
では、このリップル音はローラ回転周期で発生するた
め、回転周期の長い、感光体のプロセススピード７０ミ
リ／ｓｅｃ以下の低速画像形成装置で耳障りな音として
回転始動時に目立ちやすかったが、ＡＣ定電圧電源によ
りスポンジローラの「リップル音」を防止できた。従っ
て、本例は、特にプロセススピード７０ｍｍ／ｓｅｃ以
下の場合に適用することが望ましい。

【００６９】〈実施形態２〉（図１０〜図１１） 本実施形態は、接触帯電部材としてのスポンジローラ２
に印加する振動電圧（Ｖ_AC＋Ｖ_DC）として、ＡＣ成分Ｖ
_ACを定電圧で行ない、しかもＤＣ成分Ｖ_DCをＶ_ACの整流
電圧を用いて重畳させるを１トランス系定ＡＣ電圧電源
１５である。

【００７０】１トランス系定ＡＣ電圧電源１５の交流電
圧の周波数は２４０Ｈｚに固定され、直流電圧成分Ｖ_DC
は−６００Ｖである。交流電圧値としてのピーク間電圧
Ｖｐｐは２０００Ｖになるように出力されている。

【００７１】Ｖｐｐ＝２０００Ｖ（一定値）

【００７２】１トランス系定ＡＣ電圧電源１５の回路を
図１０に示す。

【００７３】１トランス系定ＡＣ電圧電源１５は、周波
数２４０Ｈｚの正弦発振回路３６の出力を昇圧トランス
３８へと入力し、入力電圧と同じ周波数２４０Ｈｚでピ
ーク間電圧２０００ＶｐｐのＡＣ電圧を定Ｖｐｐとし、
この定ＶｐｐをダイオードＤ２で整流してコンデンサー
Ｃ３に充電し、コンデンサーＣ３に充電されたＶ_DCを定
Ｖｐｐに重畳している。トランジスタＳｉは周期的にス
イッチとしてｏｎ、ｏｆｆし、コンデンサーＣ３による
Ｖ_DCが効果的にＶｐｐに重畳されるように同調してい
る。コンデンサーＣ２は、ピーク間電圧２０００Ｖｐｐ
のＡＣ電流を一部蓄え、帯電ローラなどの負荷容量変動
時に変動分のＡＣ電流供給し、Ｖｐｐを安定させる役割
をしている。

【００７４】図１１は、図１４の放置後ニップ跡Ｂを持
つスポンジローラ２に印加した１トランス系定ＡＣ電圧
電源１５の出力電圧波形を示している。

【００７５】１トランス系定ＡＣ電圧電源１５がスポン
ジローラ２の放置ニップ跡Ｂで容量変動に対し、図１１
に示すようにＡＣ電圧の波形が安定している。つまり、
帯電ムラと絶縁破壊を防ぐ適正値として回転中のＡＣバ
イアスが２０００Ｖｐｐとなるような定ＡＣ電圧印加で
あり、ニップ跡Ｂが通過しても２０００Ｖｐｐを保持
し、スポンジローラ２の回転周期で電圧波形が乱れな
い。スポンジローラ２の振動電圧印加による感光体を叩
く衝撃の乱れが減り、帯電音は問題の無いレベル（気に
ならないレベルである）４６ｄＢとなった。

【００７６】〈実施形態３〉（図１２） 本発明は、接触帯電部材としてのスポンジローラ２に印
加する振動電圧（Ｖ_AC＋Ｖ_DC）のＡＣ成分Ｖ_ACを定電圧
で制御するようにした。

【００７７】ＡＣ定電圧電源１１の交流電圧の周波数は
２４０Ｈｚに固定され、直流電圧成分Ｖ_DCは−６００Ｖ
である。交流電圧値としてのピーク間電圧Ｖｐｐは２０
００Ｖになるように出力されている。

【００７８】Ｖｐｐ＝２０００Ｖ（一定値）

【００７９】ＡＣ定電圧制御の電源１７の回路を図１２
に示す。

【００８０】ＡＣ定電圧制御の電源１７は、ＤＣ（直
流）高圧発生回路３１と、ＡＣ（交流）発生回路３２の
２つからなっている。ＤＣ高圧発生回路３１は、矩形発
振回路３３の出力を昇圧トランス３４へと入力し、その
出力をダイオードＤ１とコンデンサーＣ１からなる整流
回路３５で整流してＤＣ電圧を得ている。

【００８１】ＡＣ高圧発生回路３２は、周波数２４０Ｈ
ｚの可変正弦発振回路３９の出力を昇圧トランス３７へ
と入力し、入力電圧と同じ周波数２４０Ｈｚでピーク間
電圧２０００ＶｐｐのＡＣ高圧をＤＣ電圧と重畳して得
ている。

【００８２】ＡＣ高圧制御回路４０は、Ｖ_ACを従来の電
源より更に安定させるようにＶｐｐ制御を以下のように
行なっている。ＡＣ電圧検出回路１８はスポンジローラ
２の負荷容量変動によるＶｐｐを検出し、検出されたＶ
ｐｐの値を入力電圧制御回路１９へと送る。入力電圧制
御回路１９は、検出されたＶｐｐの値を元に可変正弦発
振回路３９の出力を調整し、その調整した出力を昇圧ト
ランス３７へと入力し、Ｖｐｐを安定させる役割をして
いる。

【００８３】ＡＣ定電圧制御の電源１７がスポンジロー
ラ２の放置ニップ跡Ｂでの容量変動に対し、ＶｐｐをＡ
Ｃ電圧検出回路１８で検出しながらＶｐｐを制御してい
るので、ＡＣ電圧の波形が安定している。つまり、帯電
ムラと絶縁破壊を防ぐ適正値として回転中のＡＣバイア
スが２０００Ｖｐｐとなるような定ＡＣ電圧制御であ
り、ニップ跡Ｂが通過しても２０００Ｖｐｐを保持し、
スポンジローラ２の回転周期で電圧波形が乱れない。ス
ポンジローラ２の振動電圧印加による感光体を叩く衝撃
の乱れが減り、帯電音は問題の無いレベル（気にならな
いレベルである）４６ｄＢとなった。

【００８４】なお、実施形態１〜３において感光体への
画像形成時および非画像形成時にかかわらず帯電部材に
印加される振動成分は定電圧制御されるのが良い。更に
非画像形成時、例えば感光体への画像形成後の感光体の
前回転および後回転において、帯電部材に印加するＤＣ
電圧をオフしてＡＣ電圧のみを印加することによって感
光体を除電することが望ましい。

【００８５】また実施形態１〜３において帯電部材とし
ては、スポンジローラに限らずＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度５５
°以下のソリッドローラを用いることもできる。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば硬
度の低い接触帯電部材に印加する振動成分を定電圧制御
することにより、圧接放置によるニップ跡のような容量
変動による一瞬発生する帯電音のリップルを押えること
が可能となり、耳障りなリップル音を防止できる。特
に、このリップル音はローラ回転周期ごとに一瞬発生す
るため、リップル音の周期が長くわかりやすい回転周期
の長い低速の、特に、被帯電体の移動速度７０ｍｍ／ｓ
ｅｃ以下の帯電装置においては、有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の画像形成装置の一例の概略構成図。

【図２】低硬度接触帯電装置部分の拡大模型図。

【図３】接触帯電装置部分の拡大模型図。

【図４】低硬度接触帯電装置の等価回路図。

【図５】接触帯電装置の等価回路図。

【図６】（ａ）と（ｂ）はそれぞれ装置静止放置時とス
ポンジローラ回転状態時との圧接ニップ部Ｎの平面形状
図。

【図７】ＡＣ定電圧電源の回路図。

【図８】低硬度接触帯電部材に印加したＡＣ定電圧電源
の出力電圧波形図。

【図９】帯電音の測定結果を示すグラフ。

【図１０】実施例２における、１トランス系定ＡＣ電圧
電源回路図。

【図１１】実施例２における、低硬度接触帯電部材に印
加した１トランス系定ＡＣ電圧電源の出力電圧波形図。

【図１２】実施例３における、ＡＣ定電圧制御の電源回
路図。

【図１３】低硬度接触帯電装置の一例の概略図。

【図１４】ニップ跡を生じたスポンジローラの図。

【図１５】ＡＣ電圧の変動の説明図。

【図１６】リップルのある帯電音の測定結果を示すグラ
フ。

【図１７】帯電音の測定条件の説明図。

【図１８】帯電ローラの制御回路図。

【符号の説明】

１ 有機感光体 ２ スポンジローラ ３ 現像装置 ４ 加圧バネ ５ レーザー光 ６ 現像スリーブ ７ 転写ガイド ８ 転写ローラ ９ クリーニング装置 １０ ＡＣ定電流制御の電源 １１ ＡＣ定電圧印加の電源 １２ 高圧電源 １３ ソリッドローラ １４ プリンター本体 １５ １トランス系のＡＣ定電圧電源 １６ プロセスカートリッジ １７ ＡＣ定電圧制御の電源 １８ ＡＣ電圧検出回路 １９ 入力電圧制御回路 ２９ 普通騒音計 ３０ 定着装置 ３１ ＤＣ（直流）高圧発生回路 ３２ ＡＣ（交流）発生回路 ３３ 矩形発振回路 ３４ 昇圧トランス ３５ 整流回路 ３６ 正弦発振回路 ３７ 昇圧トランス ３８ 昇圧トランス ３９ 可変正弦発振回路 ４０ ＡＣ高圧制御回路 Ｎ 圧接ニップ部 Ｂ スポンジローラに生じたニップ部 Ｐ 記録体（転写材） Ｄ１ ダイオード Ｄ２ ダイオード Ｃ１ コンデンサー Ｃ２ コンデンサー Ｃ３ コンデンサー

フロントページの続き (72)発明者 木下 正英 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被帯電体に接触可能であり、振動成分を
   有する電圧が印加される帯電部材を有する帯電装置にお
   いて、 前記帯電部材は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度５５°以下であ
   り、前記振動成分は、定電圧制御されることを特徴とす
   る帯電装置。
2. 【請求項２】 前記帯電部材は発泡部材を備えることを
   特徴とする請求項１の帯電装置。
3. 【請求項３】 前記振動成分は、前記被帯電体の帯電開
   始電圧の２倍以上のピーク間電圧を備えることを特徴と
   する請求項１又は２の帯電装置。
4. 【請求項４】 前記被帯電体の移動速度は、７０ｍｍ／
   ｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の帯
   電装置。
5. 【請求項５】 前記帯電部材は、ローラ形状であること
   を特徴とする請求項１乃至４の帯電装置。
6. 【請求項６】 像担持体と、この像担持体に接触可能で
   あり、振動成分を有する電圧が印加可能な帯電部材と、
   を有し、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッ
   ジにおいて、 前記帯電部材は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度５５°以下であ
   り、前記振動成分は、定電圧制御されることを特徴とす
   るプロセスカートリッジ。
7. 【請求項７】 前記帯電部材は発泡部材を備えることを
   特徴とする請求項６のプロセスカートリッジ。
8. 【請求項８】 前記帯電部材は、ローラ形状であること
   を特徴とする請求項６又は７のプロセスカートリッジ。
9. 【請求項９】 像担持体と、この像担持体に接触可能で
   あり、振動成分を有する電圧が印加可能な帯電部材と、
   を有する画像形成装置において、 前記帯電部材は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度５５°以下であ
   り、前記振動成分は、定電圧制御されることを特徴とす
   る画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記帯電部材は発泡部材を備えること
    を特徴とする請求項９の画像形成装置。
11. 【請求項１１】 前記振動成分は、前記像担持体の帯電
    開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を備えることを特徴
    とする請求項９又は１０の画像形成装置。
12. 【請求項１２】 前記像担持体の移動速度は、７０ｍｍ
    ／ｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項９乃至１１
    の画像形成装置。
13. 【請求項１３】 前記帯電部材は、ローラ形状であるこ
    とを特徴とする請求項９乃至１２の画像形成装置。
14. 【請求項１４】 前記像担持体への画像形成時及び非画
    像形成時にかかわらず前記振動成分は、定電圧制御され
    ることを特徴とする請求項９乃至１３の画像形成装置。