JPH1020623A

JPH1020623A - 接触帯電装置

Info

Publication number: JPH1020623A
Application number: JP17924896A
Authority: JP
Inventors: Isao Doi; 勲土井; Keiko Nagayasu; 桂子長安; Akihito Ikegawa; 彰仁池側
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】フィルム帯電部材表面に汚染異物が埋まり込
み、堆積することを抑制し、それによって刷毛筋状の帯
電むらの発生を実用上問題のない程度に防止して、長期
にわたり安定した良好な帯電を行える信頼性の高い接触
帯電装置を提供する。【解決手段】片側端部で支持され、自由端部側が感光
体ドラム１（被帯電体）に接触配置されるフィルム帯電
部材２１を備えており、該帯電部材２１は、先端半径５
μｍ、頂角９０°の円錐形ダイヤモンド触針をフィルム
帯電部材２１の平坦にしたフィルム表面Ｆｓに先端ｘ１
を当接させて垂直に立て、０．４ｇの荷重を加えて該表
面Ｆｓと平行に０．３ｍｍ／秒の速度で摺動させたとき
できる引っ掻き傷の幅が１μｍ以下となる表面硬度を有
している接触帯電装置２。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式の複写
機、プリンタ等の画像形成装置用の接触帯電装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】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
電装置により帯電させ、その帯電域に画像露光して静電
潜像を形成し、該潜像を現像して可視像とし、これを転
写材へ転写し、定着させる。このように潜像の形成に先
立って静電潜像担持体表面を帯電させるのに帯電装置が
採用されている。この他、静電潜像担持体上に形成され
た可視像を転写材に転写させる転写チャージャ、可視像
を転写された転写材を静電潜像担持体から分離させる分
離チャージャ等にも帯電装置が採用されている。

【０００３】前記帯電装置としてはコロナ放電を利用し
たコロトロン、スコロトロン等のコロナ帯電装置が従来
から用いられているが、これらコロナ帯電装置は安定し
た帯電を行えるという利点を有するものの、高電圧を必
要とすることや、オゾンの発生量が多いことから、安全
性や環境保全の点で問題がある。そこでこのような問題
を解決する手段として、近年各種の接触帯電装置が提案
されている。

【０００４】接触帯電装置は電圧を印加した帯電部材を
被帯電体に接触させ、主として、該帯電部材の被帯電体
との接触領域に連続して被帯電体から離れている領域と
被帯電体表面との空隙で発生する放電により被帯電体を
帯電させるものである。これら接触帯電装置は特にオゾ
ン発生量がコロナ帯電装置に比べて著しく少ないという
利点がある。また、印加すべき電圧もコロナ帯電装置に
比べて低く設定することが可能である。

【０００５】帯電部材としては、帯電ローラ、帯電ブラ
シ等種々の形態があり、フィルムからなるの帯電部材も
提案されいる。特にフィルム帯電部材は帯電装置をコン
パクト化、小型化し、安価に提供するうえで都合がよ
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接触帯
電装置、特にフィルム帯電部材を採用した接触帯電装置
では次のような問題がある。すなわち、この帯電装置を
例えば潜像形成前に静電潜像担持体である感光体表面を
帯電させる帯電装置として使用した場合、耐刷（画像形
成の繰り返し）に伴って帯電装置の使用を重ねるうち
に、フィルム帯電部材の感光体に対向している表面に徐
々に異物（感光体削れ粉、残留トナー、紙粉等）が局所
的に付着し、蓄積され、その部分で異常放電が発生し、
その部分に対応する感光体表面部分を異常電位に刷毛筋
状に帯電させ、そのため画像に刷毛筋状ノイズが発生す
る。図６はかかる刷毛筋状ノイズのある画像（網点画
像）の１例を示している。

【０００７】そこで本発明は、片側端部で支持され、自
由端部側が被帯電体に接触配置されるフィルム帯電部材
を備えた接触帯電装置であって、該フィルム帯電部材表
面に汚染異物が付着、堆積することを抑制し、それによ
って刷毛筋状の帯電むらの発生を実用上問題のない程度
に防止して、長期にわたり安定した良好な帯電を行える
信頼性の高い接触帯電装置を提供することを課題とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するため研究を重ねたところ、フィルム帯電部材に異
物が付着、蓄積される原因は、帯電装置の使用を重ねる
うちに該帯電部材の被帯電体に対向している表面に被帯
電体との摺擦等により微小な凹凸が発生し、ここに異物
が埋まり込み、堆積することが大きい原因であることを
見いだし、さらに研究をすすめ、その表面の硬度を特定
の範囲のものにすれば、実用上問題のない程度まで刷毛
筋状の帯電むらを抑制できることを見いだし本発明を完
成した。

【０００９】すなわち本発明は前記課題を解決するため
に、片側端部で支持され、自由端部側が被帯電体に接触
配置されるフィルム帯電部材を備えた接触帯電装置にお
いて、前記フィルム帯電部材は、先端半径５μｍ、頂角
９０°の円錐形ダイヤモンド触針を前記フィルム帯電部
材の平坦姿勢にした表面に先端を当接させて垂直に立
て、０．４ｇの荷重を加えて該部材表面と平行に０．３
ｍｍ／秒の速度で摺動させたときできる引っ掻き傷の幅
が１μｍ以下となる表面硬度を有していることを特徴と
する接触帯電装置を提供するものである。

【００１０】このようにフィルム帯電部材表面硬度を、
上記のとおりフィルム帯電部材表面に特定条件下に形成
される引っ掻き傷幅でみて、その傷幅が１μｍ以下であ
れば、実用上問題のない程度まで刷毛筋状の帯電むらを
抑制できる。ここで「被帯電体」は、代表的には感光体
等の静電潜像担持体であるが、それに限定される必要は
なく、本発明の帯電装置は、刷毛筋状の不均一帯電等を
防止又は抑制しようとする被帯電体に適用できる。

【００１１】本発明の帯電装置によると、フィルム帯電
部材は被帯電体に一部接触する状態で配置され、該帯電
部材に直流電圧等の電圧が印加され、帯電部材と被帯電
体とが相対的に移動せしめられることで該被帯電体表面
が帯電する。そしてフィルム帯電部材は、前記のとおり
の表面硬度を有しているので、被帯電体に対向する面は
被帯電体との摺擦等によっても凹凸が発生し難く、従っ
て刷毛筋状帯電むらの原因となる局所的な汚染異物の埋
まり込み、堆積が抑制され、それによって刷毛筋状の帯
電むらの発生を実用上問題のない程度に防止して、長期
にわたり安定した良好な帯電を行える。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。以下に説明する本発明に係る
接触帯電装置はいずれも図１に示すプリンタに組み込ん
で使用されるものである。図１に示すプリンタは中央部
に静電潜像担持体（被帯電体）である感光体ドラム１を
備えており、このドラムはメインモータ１００により矢
印ａ方向に回転駆動される。ドラム１の周囲には帯電装
置２、現像装置３、転写チャージャ４、クリーニング装
置５及びイレーサ６が順次配置してある。帯電装置２は
本発明にかかる接触帯電装置であり、図２に示すように
帯電部材２１を有し、画像形成にあたっては、これに電
源ＰＷから直流電圧Ｖｃが印加される。帯電装置２につ
いては後ほどさらに説明する。

【００１３】感光体ドラム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７２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。

【００１４】感光体ドラム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。以上の各部品はプリンタ本体１０に搭載されてい
る。

【００１５】このプリンタによると、感光体ドラム１表
面が帯電装置２により所定電位に一様に帯電され、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。一方、給紙カセット８３から給紙ロー
ラ８４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、ここでドラム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の作用でドラ
ム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されたの
ち排紙ローラ対９２により排紙トレイ９３へ排出され
る。

【００１６】トナー像が転写紙に転写されたのち、感光
体ドラム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。残留電荷はイレーサ６により消去さ
れる。なお、前記プリンタのシステム速度（感光体ドラ
ム１の周速）は３．５ｃｍ／ｓｅｃである。また、帯電
装置２の帯電部材２１に印加する電圧Ｖ_Cは−１．３ｋ
Ｖの直流電圧であり、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。

【００１７】前記感光体ドラム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
ール樹脂の混合物で厚さ約０．４μｍに形成され、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が厚さ約１８μｍに形成され
ている。なお、本発明帯電装置が適用可能な静電潜像担
持体は、前記のものに限定されるものではない。

【００１８】また、ここでは現像装置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１０μ
ｍとしたものである。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Ｖ_B＝−３００Ｖの下で現像
を行うようにした。

【００１９】接触帯電装置２についてさらに説明する
と、これは図２に示すように、フィルム帯電部材２１と
なる所定寸法に裁断されたフィルムＦの一端部ｆ１を支
持部材２２で片持ち支持し、フィルム自由端部ｆ２を上
方へ折り曲げ、該自由端部側を感光体ドラム１表面に接
触配置し、該帯電部材２１に電源ＰＷから前記のとおり
−１．３ｋＶの直流電圧を印加するものである。

【００２０】帯電部材２１を構成するフィルムＦは、こ
こでは特開平４−２４９２７０号公報に開示されている
ものと同種の可撓性フィルムである。さらに詳言する
と、被帯電体への接触性を良好にするために、図３に示
すように、幅ｂ＝１ｃｍのものを外径Ｄ＝１ｃｍの断面
円形の芯棒Ｒに巻き付けるときに要する曲げモーメント
Ｍｍが、Ｍｍ≦２０（ｇ・ｃｍ）、好ましくはＭｍ≦１
０（ｇ・ｃｍ）であるものであり、帯電用部材としての
機械的強度（破れ、ちぎれ等に対する強度）も有するも
のである。ここで曲げモーメントＭｍはＥＩ／ρ（Ｉ＝
ｂｈ³／１２）である。ＥはフィルムＦのヤング率（ｇ
／ｃｍ²）、ＩはフィルムＦの断面２次モーメント（ｃ
ｍ⁴）、ρはフィルムＦの曲率半径（ｃｍ）で芯棒Ｒの
中心ＯとフィルムＦの中立面ＮＳとの距離、ｈはフィル
ムの厚さである。

【００２１】そしてフィルムの材質は、表面硬度が後述
する範囲内のものとなる材料から選ばれたものである。
すなわち、図４に示すように、先端ｘ１の半径が５μ
ｍ、頂角が９０°の円錐形ダイヤモンド触針Ｘを準備
し、感光体ドラム１に対向すべきフィルム表面Ｆｓが平
坦になるようにサンプル台ＳＢ上に固定したフィルムＦ
の該表面Ｆｓに、該触針Ｘの先端ｘ１を当接させて垂直
に立て、０．４ｇの荷重Ｗを加えて、該触針Ｘを該表面
Ｆｓと平行に０．３ｍｍ／秒の速度Ｓｐで摺動させたと
きできる引っ掻き傷の幅が１μｍ以下となる表面硬度で
ある。なお、引っ掻き傷の幅は別途測定器で測定する。

【００２２】このように接触帯電装置２は、そのフィル
ム帯電部材２１が上記のとおりの表面硬度を有している
ので、感光体ドラム１に対向する面は感光体ドラム１と
の摺擦等によっても凹凸が発生し難く、従って刷毛筋状
帯電むらの原因となる局所的な汚染異物（感光体削れ
粉、残留トナー、転写紙粉等）の埋まり込み、堆積が抑
制され、それによって刷毛筋状の帯電むらの発生を実用
上問題のない程度に防止して、長期にわたり安定した良
好な帯電を行える。

【００２３】次に帯電装置２における帯電部材２１の表
面硬度が前記のものであれば刷毛筋状の帯電むらが十分
抑制されることを示す実験例であって、該帯電部材を構
成するフィルムＦの材料を種々採用して行った実験例１
〜８を表１に示す。また、比較のために行った比較実験
例１〜５についても併せて表１に示す。実験はすべて前
記プリンタを用いて行った。システム速度、帯電部材に
印加する電圧、現像装置における使用トナー、現像バイ
アス電圧等は既述のとおりである。

【００２４】実験用帯電部材を構成するフィルムには下
記表１の「フィルム構成」欄に示すように単層構造のも
のと、２層構造のものを用いた。単層構造のフィルムは
表１の「フィルム基材樹脂」欄に示す樹脂に導電性カー
ボン粉末を分散させて抵抗調整（体積抵抗率が１×１０
⁴Ωｃｍ〜１×１０⁶Ωｃｍと）した厚さ約３０μｍの
フィルムである。２層構造のフィルムは厚さ約３０μｍ
のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上
に、表１の「フィルム基材樹脂」欄に示す樹脂に導電性
カーボン粉末を分散させて抵抗調整（体積抵抗率が１×
１０⁴Ωｃｍ〜１×１０⁶Ωｃｍと）した材料で厚さ約
３μｍの感光体接触層を形成したフィルムである。フィ
ルム表面硬度は基材樹脂の材質及び樹脂原料の分子量に
より変えた。

【００２５】また、刷毛筋状の帯電むらが発生すると画
像にも刷毛筋状のノイズがあらわれるので、この画像上
の刷毛筋状のノイズをみることで帯電性能を評価した。
ここで感光体ドラム１表面上の刷毛筋状帯電むらに基づ
く画像上の刷毛筋状ノイズの評価方法について説明して
おく。（刷毛筋状ノイズ評価方法）図５のように１ドット／４
ドットの網点画像をＡ４サイズの転写紙３０００枚にプ
リント後、その次にプリントとした１枚について、コニ
カ（株）社製のサクラ濃度計（ｍｏｄｅｌＰＤＡ−６
５）を使用し、画像濃度変動幅を複写紙の幅方向につい
て測定し、次のように画像ノイズのランク付けを行っ
た。

【００２６】画像濃度変動幅評価ランク０．０５より下５（ほとんど問題無し）０．０５以上０．１０より下４（ほとんど問題無し）０．１０以上０．１５より下３（実用限界）０．１５以上０．２０より下２（許容できないレベル）０．２０以上１（許容できないレベル）

【００２７】

【表１】

【００２８】以上の実験結果から、フィルム帯電部材２
１の表面硬度が前記引っ掻き傷幅にして１μｍ以下であ
れば、長期にわたり刷毛筋状帯電むらがない、又は実用
上問題のない程度に抑制された良好な帯電を行えること
が分かる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、片
側端部で支持され、自由端部側が被帯電体に接触配置さ
れるフィルム帯電部材を備えた接触帯電装置であって、
該フィルム帯電部材表面に汚染異物が埋まり込み、堆積
することを抑制し、それによって刷毛筋状の帯電むらの
発生を実用上問題のない程度に防止して、長期にわたり
安定した良好な帯電を行える信頼性の高い接触帯電装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る接触帯電装置の１例を搭載したプ
リンタの断面図である。

【図２】図１に示すプリンタにおける接触帯電装置の側
面図である。

【図３】フィルム帯電部材を構成しているフィルム材料
の説明図である。

【図４】フィルム（フィルム帯電部材）の表面硬度測定
方法を示す図である。

【図５】刷毛筋状帯電むら評価を行うための評価用画像
の説明図である。

【図６】刷毛筋状ノイズのある画像（網点画像）の１例
を示す図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム（被帯電体）ａドラム１の表面移動方向２帯電装置２１フィルム帯電部材ＦフィルムＦｓフィルムＦの表面ｆ１フィルムＦの一端部ｆ２フィルムＦの自由端部２２フィルム支持部材ＰＷ帯電装置電源Ｘ触針ｘ１触針Ｘの先端ＳＢサンプル台Ｗ荷重

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】片側端部で支持され、自由端部側が被帯
電体に接触配置されるフィルム帯電部材を備えた接触帯
電装置において、前記フィルム帯電部材は、先端半径５
μｍ、頂角９０°の円錐形ダイヤモンド触針を前記フィ
ルム帯電部材の平坦にした表面に先端を当接させて垂直
に立て、０．４ｇの荷重を加えて該部材表面と平行に
０．３ｍｍ／秒の速度で摺動させたときできる引っ掻き
傷の幅が１μｍ以下となる表面硬度を有していることを
特徴とする接触帯電装置。