JP2001109238A

JP2001109238A - 帯電装置及びその帯電装置を備えた画像形成装置

Info

Publication number: JP2001109238A
Application number: JP2000220972A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ishibashi; 均石橋; Masumi Sato; 眞澄佐藤; Megumi Otoshi; 恵大年
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】オゾンを発生させることなしに被帯電体を確
実に帯電させることができ、帯電ムラに起因して生じる
濃度ムラができないようにする。【解決手段】帯電装置２は、感光体ドラム１の表面に
対して帯電ローラ８を帯電領域内で所定のギャップを形
成するように近接して設けている。その帯電ローラ８の
芯金１１には、電源ユニット１２から定電圧制御された
ＤＣバイアスと定電圧制御のＡＣバイアスが供給され、
それにより感光体ドラム１の表面が一様に帯電される。
帯電ローラ８に印加される交流成分の電圧は、帯電ロー
ラ８と感光体ドラム１との間の最大ギャップにおける帯
電開始電圧値の２倍以上のピーク間電圧値を有するよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被帯電体を帯電
する帯電装置、及びその帯電装置を備えた画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式の画像形成装置
には被帯電体である感光体を帯電させる帯電装置が設け
られている。その帯電装置としては、例えば非接触型の
帯電装置として帯電チャージャ方式が一般的である。し
かしながら、この帯電チャージャ方式の場合には帯電の
均一性が図れるため帯電性能が良いという利点はある
が、人体に対して影響のあるオゾン（Ｏ_３）を発生させ
てしまうという欠点があるため、近年では帯電部材を感
光体に接触させた状態で帯電を行う接触帯電方式が主流
になってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接触帯
電方式の場合には、帯電ローラ等の帯電部材を直接感光
体等の被帯電体に接触させるため、次に掲げるような問
題点があった。すなわち、帯電部材から汚れが感光体に
転移して、それにより感光体が汚れて異常画像が発生し
てしまうことがあった。また、感光体にクラックが入っ
てしまう恐れもあった。

【０００４】さらに、帯電部材自身も感光体上に付着し
たトナー等により汚れやすくなるため、それが限界以上
に汚れたときには帯電性能（均一性）が低下してしまう
ということもあった。さらにまた、接触する帯電部材に
より、感光体に膜削れが生じて帯電電位が低下してしま
う恐れもあった。また、感光体にピンホールがあった場
合のリークに対する余裕度も少ないということもあっ
た。

【０００５】そこで、単純に帯電部材を被帯電体に対し
て微少ギャップを設けて近接配置し、それにより帯電部
材を帯電させることが考えられる。しかしながら、この
場合には帯電部材を弾性ローラで形成して、上記の微少
ギャップを保とうとすると、それは精度面で非常に困難
であった。また、それを可能にしたとしても、コスト面
で非常に高価になってしまうということがあった。そう
かといって、帯電部材を寸法管理が比較的容易な金属ロ
ーラにすると、その金属ローラと被帯電体との間に異物
が入り込んでしまったときに、被帯電体の表面が傷付き
やすくなる。

【０００６】この発明は、上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、人体に対して影響のあるオゾンを発生さ
せることなしに被帯電体を確実に帯電させることがで
き、帯電ムラに起因して生じる濃度ムラもできない帯電
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、被帯電体に対して少なくとも帯電領域内
で所定のギャップを形成するように近接して設けられた
帯電部材を備え、その帯電部材には電源から直流定電圧
に交流電圧を重畳した電圧を印加することにより上記被
帯電体を帯電する帯電装置において、上記帯電部材に印
加する電圧の交流成分は、上記所定のギャップの最大ギ
ャップにおける帯電開始電圧値の２倍以上のピーク間電
圧値を有するようにしたものである。

【０００８】上記被帯電体と帯電部材とのギャップは、
位置によって不均一であって偏差があるようにしてもよ
い。また、上記被帯電体と帯電部材とのギャップは変動
するものであってもよい。さらに、上記帯電部材は回転
するローラであるとよい。また、上記被帯電体は回転あ
るいは回動する部材であるとよい。そして、上記被帯電
体と帯電部材とのギャップは、ギャップが０のときの帯
電開始電圧と異なる帯電開始電圧になる大きさのギャッ
プにするとよい。

【０００９】さらに、被帯電体に対して少なくとも帯電
領域内で所定のギャップを形成するように近接して設け
られた帯電部材を備え、その帯電部材には電源から定電
圧制御された直流電圧と、交流電圧が印加されることに
より被帯電体が帯電し、上記帯電領域内の帯電部材の長
手方向及び短手方向の各位置における上記ギャップの平
均値が１０μｍ以上であり、そのギャップのバラツキが
平均値に対して１０μｍ以上である帯電装置を、次のよ
うに構成するとよい。

【００１０】すなわち、帯電装置を、帯電部材に印加す
る電圧は、交流成分を有する電圧が上記所定のギャップ
の最大ギャップにおける帯電開始電圧値の２倍以上のピ
ーク間電圧値を有するように構成するとよい。

【００１１】また、被帯電体に対して帯電領域内で接触
する部分と非接触の部分とが混在するように設けられた
帯電部材を備えた帯電装置においても、上記帯電部材に
印加する電圧は、交流成分を有する電圧が上記ギャップ
の最大ギャップにおける帯電開始電圧値の２倍以上のピ
ーク間電圧値を有するようにするとよい。

【００１２】そして、上記帯電部材は、回転自在な弾性
ローラにするとよい。また、上記いずれかの帯電装置に
おいて、上記被帯電体と帯電部材との間にギャップ管理
部材を介在させることにより上記ギャップを形成し、そ
の最大ギャップはギャップ管理部材の厚さで決定される
ようにするとよい。さらに、上記いずれかの帯電装置を
備えた画像形成装置を提供する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１はこの発明による帯電装置
を備えた画像形成装置の作像部を示す概略構成図、図２
は同じくその画像形成装置全体を示す概略構成図であ
る。

【００１４】図２に示す画像形成装置は、装置本体内の
下部に給紙部２２を、その上方に感光体ドラム１等を有
する作像部を、さらにその上方に排紙部となる対の排紙
ローラ２６，２７をそれぞれ設けて、給紙部２２から給
紙した転写紙Ｐの同図で左側の面に作像部で画像を形成
し、その転写紙Ｐを排紙ローラ２６，２７によりビント
レイ２０あるいは排紙トレイ２１に排出するようにして
いる。給紙部２２には、上下２段にトレイ２８，２９が
設けられていて、その各給紙段には給紙ローラ３０がそ
れぞれ配設されている。

【００１５】図２で２３は書込みユニットであり、そこ
から感光体ドラム１の一様に帯電された表面に光を照射
して、そこに画像を書き込む。また、その感光体ドラム
１に対して転写紙搬送方向上流側には、転写紙のスキュ
ーを補正すると共に感光体ドラム１上の画像と転写紙の
搬送タイミングを合わせるためのレジストローラ対１３
を設けている。さらに、感光体ドラム１に対して転写紙
搬送方向下流側には、定着ユニット２５を設けている。

【００１６】作像部には、図１に示すように前述した感
光体ドラム１が矢示Ａ方向に回転可能に設けられてお
り、その周囲には帯電装置２と、その帯電装置２により
帯電された面に書込みユニット２３により書込まれた感
光体ドラム１上の静電潜像を顕像化してトナー像とする
現像装置４と、そのトナー像を転写紙Ｐに転写する転写
搬送ベルト５と、そのトナー像の転写後に感光体ドラム
１上に残った残留トナーを除去するクリーニング装置６
と、感光体ドラム１上の不要な電荷を除電する除電ラン
プ７とを、それぞれ配設している。

【００１７】この画像形成装置は、画像形成動作を開始
させると、図１に示した感光体ドラム１が矢印Ａ方向に
回転し、その表面が除電ランプ７により除電されて基準
電位に平均化される。次に、その感光体ドラム１の表面
は、帯電ローラ８により一様に帯電され、その帯電面
は、書込みユニット２３から画像情報に応じた光Ｌａの
照射を受け、そこに静電潜像が形成される。その潜像
は、感光体ドラム１が矢示Ａ方向に回転することにより
現像装置４の位置まで移動されると、そこで現像スリー
ブ１０によりトナーが付着されてトナー像（顕像）とな
る。

【００１８】一方、図２に示した給紙部２２のトレイ２
８，２９の何れかから給紙ローラ３０により転写紙Ｐが
給紙され、それがレジストローラ対１３で一旦停止され
て、その転写紙Ｐの先端と感光体ドラム１上の画像の先
端とが一致する正確なタイミングで搬送され、その転写
紙Ｐに転写搬送ベルト５により感光体ドラム１上のトナ
ー像が転写される。

【００１９】その転写紙Ｐは、転写搬送ベルト５により
搬送され、駆動ローラ部５ａで転写紙Ｐの腰による曲率
分離で、その転写搬送ベルト５から分離されて、定着ユ
ニット２５へ搬送され、そこで熱と圧力が加えられるこ
とによりトナーが転写紙Ｐに融着され、それが指定され
た排紙場所、すなわち排紙トレイ２１あるいはビントレ
イ２０の何れかに排出される。その後、感光体ドラム１
上に残った残留トナーは、次工程であるクリーニング位
置まで回転移動し、図１に示したクリーニング装置６の
クリーニングブレード６ａにより掻き取られ、再び次の
作像工程に移る。

【００２０】帯電装置２は、感光体ドラム１の表面に対
して帯電領域内で所定のギャップを形成するように近接
して設けられた帯電部材である帯電ローラ８と、その帯
電ローラ８の表面に常時圧接して、その帯電ローラ８を
クリーニングする例えばスポンジからなる帯電ローラク
リーニング部材９とを備えている。そして、この帯電装
置２は、帯電ローラ８の芯金１１に電源ユニット１２か
ら、定電圧制御されたＤＣバイアスと定電圧制御のＡＣ
バイアス（後述するように定電流制御されたＡＣバイア
スであってもよい）を供給して、感光体ドラム１の表面
を一様に帯電する。

【００２１】感光体ドラム１は、アルミニウム(Ａｌ)素
管にＵＬ層とＣＧＬ層とＣＴＬ層をそれぞれコートした
多層構成になっており、それが図示しないメインモータ
により矢示Ａ方向に一定の速度で回転駆動される。帯電
ローラ８は、両端部の芯金１１，１１がそれぞれ軸受に
より回転自在に支持された弾性ローラであり、その弾性
ローラ部８ａの両端部に、図３に示すようにギャップ管
理部材であるテフロン（登録商標）チューブ１４，１４
を密着させて取り付けている。

【００２２】そして、その両側のテフロンチューブ１
４，１４の部分が感光体ドラム１の表面に接触すること
により、そのテフロンチューブ１４の厚さ分だけ微少ギ
ャップが、帯電領域内において感光体ドラム１の表面と
帯電ローラ８の弾性ローラ部８ａとの間に形成されるよ
うにしている。すなわち、この帯電装置では、この感光
体ドラム１と帯電ローラ８の弾性ローラ部８ａとの間に
介在させるテフロンチューブ１４の厚さで、感光体ドラ
ム１と帯電ローラ８との間の最大ギャップが決定され
る。

【００２３】その最大ギャップとは、次のように定義す
る。すなわち、上述したようにテフロンチューブ１４の
厚さ分に相当する微少ギャップを設けて互いに対向する
感光体ドラム１の表面と帯電ローラ８の弾性ローラ部８
ａとの図４に示す最接近部ａでのある瞬間における最大
ギャップＧｍａｘを指すものとする。

【００２４】しかも、この最接近部ａにおける感光体ド
ラム１の表面と帯電ローラ８の弾性ローラ部８ａとのギ
ャップは、同じ最接近部ａであっても図４で手前側と奥
側の各位置では感光体ドラム１と帯電ローラ８の双方の
部品精度により異なるのが普通であるため、その最接近
部ａにおいて奥行き方向（帯電ローラ８の長手方向）の
各位置で最も大きなギャップ量となる位置でのギャップ
を、最接近部ａでの最大ギャップと定義する。

【００２５】これを、図６及び図７を参照して説明する
と、感光体ドラム１の表面と帯電ローラ８の弾性ローラ
部８ａとの間のギャップは、図６及び図７（説明の都合
上誇張して図示している）に示すように、帯電ローラ８
の回転や真直度のバラツキにより、ある瞬間には図６に
示す位置ｂが最大ギャップＧｍａｘのできる位置にな
り、別のある瞬間には図７に示す位置ｃが最大ギャップ
Ｇｍａｘのできる位置になったりするため、その最大ギ
ャップＧｍａｘができる位置は帯電ローラ８の長手方向
で変化する。このように、最大ギャップは定義するもの
であり、図５に示すように感光体ドラム１と帯電ローラ
８との間に形成される放電領域Ａｄｃの両側の領域端部
における各ギャップＧｃを、最大ギャップとするもので
はない。

【００２６】次に、最大ギャップが現われる位置の変化
を調べるために実際に最大ギャップの発生位置を測定し
た結果について表１及び表２を参照して説明する。この
感光体ドラムの表面と帯電ローラの表面との間のギャッ
プの測定は、２組について行い、その１組目の測定デー
タを表１に、２組目の測定データを表２にそれぞれ示
す。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】このギャップの測定には、直径が３０ｍｍ
で周長が９４ｍｍの感光体ドラムと、それに対向配置さ
せた直径が１２ｍｍで周長が３７．６ｍｍの帯電ローラ
をそれぞれ使用し、ギャップの測定点は感光体ドラムの
長手方向に間隔を置いて５点、回転方向に感光体ドラム
の周方向に６０°ずつとした。

【００３０】表１の測定結果をみると、感光体ドラムの
直径３０ｍｍと帯電ローラの直径１２ｍｍとの最小公倍
数である直径６０ｍｍ相当（周長で１８８ｍｍ）を基本
パターンとして、ほぼそのパターンが繰り返し現われる
ギャップになっていることがわかる。

【００３１】そして、表１の測定結果では、感光体ドラ
ムが２周（１８８ｍｍ）する間、すなわち帯電ローラが
５周する間に、非常に似たパータンで近似するギャップ
が５回現われている。したがって、この場合には帯電ロ
ーラの真直度がギャップに大きな影響を与えているとい
うことがいえる。一方、表２の場合には、感光体ドラム
が２周（１８８ｍｍ）する間に、非常に似たパータンで
近似するギャップが２回現われているので、この場合に
は感光体ドラムの真直度がギャップに大きな影響を与え
ているということがいえる。

【００３２】なお、実際には感光体ドラムの表面や帯電
ローラの弾性ローラ部の表面は、それらの面の長手方向
の中央部が両端部に比べて膨出した状態になってバナナ
状にひずんでいたり、長手方向の中央部が両端部に比べ
てくびれた状態の鼓状になっていたりするため、感光体
ドラムと帯電ローラの組合せにより、その時々の最大ギ
ャップの大きさ、及びそれが現われる位置は異なる。こ
のように、感光体ドラムの表面と帯電ローラの表面との
間のギャップは、突発的な振動の影響を除けば、感光体
ドラムと帯電ローラのそれぞれの真直度の影響を大きく
受ける。

【００３３】ところで、この帯電装置では、帯電領域内
において図３に示した帯電ローラ８の長手方向（矢示Ｂ
方向）及び短手方向（矢示Ｃ方向）の各位置における上
記ギャップの平均値が１０μｍ以上であり、そのギャッ
プのバラツキが上記平均値に対して１０μｍ以上になる
ようにしている。また、この帯電装置では、帯電ローラ
８と感光体ドラム１との間に交流成分を有する電圧を印
加するが、その交流成分を有する電圧は後述する実験結
果から、帯電ローラ８と感光体ドラム１との間の最大ギ
ャップ（図４のＧｍａｘ）における帯電開始電圧値の２
倍以上のピーク間電圧値（ピークピーク値）を有するよ
うにしている。

【００３４】次に、帯電ローラ８と感光体ドラム１との
間に微少ギャップを形成する非接触タイプ（近接帯電方
式）の帯電装置の好ましい例について、図８以降をも参
照して説明する。図８に、印加電圧と感光体表面の帯電
電位との関係を示した帯電特性を示す。この帯電特性
は、感光体ドラムを線速２３０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動
させ、その表面に帯電ローラを接触させた場合と、その
間に微少ギャップを形成するようにした場合の特性を示
すものであり、帯電ローラにはＤＣバイアス（ＤＣ定電
圧）を印加した時のものである。

【００３５】なお、以下に順次示す実験結果は、その都
度特記したもの以外は、下記の実験条件で全て行ったも
のである。作像プロセス線速：２３０ｍｍ／ｓｅｃ感光体ドラム（ＯＰＣ）の径：φ６０帯電ローラの径：φ１６帯電ローラのローラ抵抗：１×１０^５Ω 帯電開始電圧（接触の場合）：−６５１Ｖ（ギャップ５３μｍの場合）：−７４５Ｖ（ギャップ８７μｍの場合）：−８７５Ｖ（ギャップ１０６μｍの場合）：−９１６Ｖ

【００３６】この帯電特性から明らかなように、感光体
は、しきい値となる各帯電開始電圧（−６５１Ｖ，−７
４５Ｖ，−８７５Ｖ，−９１６Ｖ）以上で帯電するが、
その帯電開始電圧よりも絶対値で小さな印加電圧では帯
電しない。そして、その帯電開始電圧以上の印加電圧を
印加した場合の感光体表面の帯電電位は、帯電ローラの
感光体ドラムに対する接触あるいは非接触の如何に係ら
ず、印加電圧に対し略１の傾きを持つ直線関係になって
いる。

【００３７】次に、帯電ローラを感光体ドラムから徐々
に離間させるようにしたときの帯電特性の変化につい
て、図９を参照して説明する。この測定に際しては、帯
電ローラと感光体ドラムとの間に微少ギャップを形成す
るために、図３で説明したように帯電ローラの両端部に
テフロンチューブを巻き、そのテフロンチューブを介し
て帯電ローラを感光体ドラムの表面に押し当てるように
した。

【００３８】すなわち、帯電ローラと感光体ドラムとの
間のギャップの最大値が、テフロンチューブの厚さに相
当するようにした。そして、実験では５３μｍ，８７μ
ｍ，１０６μｍと、厚みの異なる３種類のテフロンチュ
ーブを用意し、それぞれの場合について、ＤＣ定電圧バ
イアスを帯電ローラに印加した時の帯電特性を測定し、
その測定結果を先に図８で説明した接触帯電の場合のデ
ータ（ギャップ０のデータ）に付け加えた。

【００３９】この実験結果によれば、上記ギャップを拡
げていくと、それにしたがって略一定（≒１）の傾きで
帯電開始電圧が絶対値で大きくなっていくことがわか
る。そして、そのギャップが非常に小さい領域（５３μ
ｍ付近以下）では、ギャップ増分に対する帯電開始電圧
の変化は比較的小さいが、ギャップが５３μｍ程度より
も大きくなると、そのギャップと帯電開始電圧との関係
はある傾きを持った直線関係になる。

【００４０】このことは、パッシェンの放電則がギャッ
プ８μｍ以上の場合に、ほぼ直線近似できる事（帯電開
始電圧＝３１２＋６.２ ×ギャップ）、またギャップが
０の場合の接触帯電でも、実際の放電現象は感光体ニッ
プからある程度離れた場所（ギャップが８μｍ以上とな
る場所）で起こっていることからも推測できるものであ
る。

【００４１】また、前述した図８の帯電特性から、次の
ことも言える。すなわち、ある固定のＤＣ電圧条件下で
は、感光体の帯電電位は帯電ローラと感光体ドラムとの
間のギャップに依存する。そして、この帯電電位が上記
ギャップに依存する性質については、パッシェンの放電
則からも判る。

【００４２】帯電ローラと感光体ドラムとの間のギャッ
プと感光体の帯電電位との関係を計算により求めたシミ
ュレーション結果と、実際に行った実験結果とを図１０
に示す。図１０には、印加するＤＣ印加電圧（ＤＣバイ
アス）を−１６００Ｖに固定した場合のものを示すが、
シミュレーション結果と実験結果とは非常によく一致し
ている。

【００４３】この線図から、ＤＣ定電圧制御を行った場
合には、帯電ローラと感光体ドラムとの間のギャップが
２０μｍ以上では、ギャップと感光体表面の帯電電位と
の関係は約６Ｖ／μｍの変化率をもつことがわかる。帯
電ローラを、このように感光体ドラムに対して微少ギャ
ップを介して対向させる近接帯電方式の帯電装置を画像
形成装置の実機に搭載した場合に許容される電位ムラ
は、モノクロ機の場合で±３０Ｖ，カラー機の場合では
±１０Ｖである。

【００４４】これを帯電ローラと感光体ドラムとの間の
ギャップ値に換算すると、許容されるギャップの振れ幅
はモノクロ機の場合で１０μｍ、カラー機の場合で３.
３ μｍとなる。このように、帯電ローラを感光体ドラ
ムに対して非常に微少のギャップを設けて配設するため
には、帯電ローラをギャップ偏差に関して非常に高精度
で配置しなければならないので、帯電ローラと感光体ド
ラムの長手方向のたわみ、さらにはそれらの表面粗さ
や、うねり等々の許容公差を組み合わせて考えると、現
実的には困難であると思われる。

【００４５】そこで、次にこのような近接帯電方式の帯
電装置の場合に、印加する電圧をＤＣバイアスに加え、
ＡＣバイアスを重畳する場合について検討する。図１１
は微少ギャップによる近接帯電方式の帯電装置で、印加
する電圧をＤＣ定電圧＋ＡＣ定電圧重畳にした場合の実
験結果を示す線図（帯電特性）である。この実験では、
ＤＣ定電圧として−７００Ｖを印加している。

【００４６】この実験結果によれば、ＤＣ定電圧にＡＣ
定電圧を重畳した場合には、感光体表面の帯電電位は、
帯電ローラと感光体ドラムとの間の各ギャップ、すなわ
ちギャップ０μｍ，５３μｍ，８７μｍ，１０６μｍの
いずれの場合においても、ＤＣ定電圧印加時における帯
電開始電圧（各ギャップの帯電開始電圧は図８を参照）
の略２倍のＡＣピーク間電圧を帯電ローラに印加するこ
とにより、ＤＣ印加電圧（−７００Ｖ）とほぼ等しい帯
電電位が得られることがわかる。

【００４７】次に、ＤＣ定電圧（ＤＣバイアス）に重畳
するＡＣバイアスを定電流制御した場合の実験結果を図
１２に示す。この実験結果によれば、ＤＣ定電圧に重畳
するＡＣバイアスを定電流制御することにより、帯電ロ
ーラと感光体ドラムとの間のギャップの大小に係らず、
総電流と感光体表面の帯電電位との関係は略一定になる
ことがわかった。

【００４８】次に、帯電ムラに伴う濃度ムラを確認する
ために行ったハーフトーン画像の出力の実験結果につい
て説明する。その結果を、表３〜表５に示す。表１は、
帯電ローラと感光体ドラムとが対向する各位置におい
て、その間にギャップ偏差が全く無い状態のもので確認
した場合の画像評価結果を示すものである。

【００４９】

【表３】

【００５０】この実験結果によれば、ＤＣ定電圧のみを
印加して制御した場合には、帯電ローラと感光体ドラム
との間のギャップが５３μｍ以上の場合に、またＡＣバ
イアスを重畳した場合（ＡＣ定電圧制御とＡＣ定電流制
御のいずれの場合についても）にはギャップが１０６μ
ｍ以上の条件で異常放電による白ポチが発生（表３中に
×で表示）してしまい、ＮＧ画像になっている。このこ
とから、近接帯電方式においては、ＤＣ定電圧印加にＡ
Ｃバイアスを重畳することによる効果が表われている。

【００５１】次に、実使用の場合を考慮し、帯電ローラ
が感光体ドラムとの間でギャップ偏差を持つ場合につい
て検討した結果を説明する。表４に、帯電ローラの長手
方向の各位置において感光体ドラムとの間のギャップに
偏差を持たせた条件でＡＣバイアスを変えていった場合
の画像評価結果を示す。

【００５２】

【表４】

【００５３】この実験では、帯電ローラの弾性ローラ部
の長手方向で右側の端部（表４中にＲで表示）の感光体
ドラムとの間のギャップを０μｍ（接触状態）にし、左
側の端部（表４中にＬで表示）の感光体ドラムとの間の
ギャップを、ギャップ最大値（５３μｍ，８７μｍ，１
０６μｍの３種を作成）とすることにより、ギャップに
偏差を持たせている。

【００５４】この実験結果によれば、ＤＣバイアスにギ
ャップ最大値での帯電開始電圧値（図８参照）の２倍以
上のＡＣピーク間電圧を重畳することにより良好なる画
像が得られた。なお、表４において△印は、多少濃度ム
ラは見られたが許容範囲のものであるため、使用可能と
の評価をした。また、○印は濃度ムラの全くない良好な
画像を示している。

【００５５】これらの結果から、ほぼ狙いとするバイア
ス条件が求められたので、最後に３つの電流制御条件に
ついてそれぞれ画像出しの実験を行い、その評価結果を
表５にまとめた。ＤＣバイアスのみを印加した場合に
は、先のシミュレーションの結果でも示したとおり、帯
電電位のギャップ依存性が非常に大きいために、ギャッ
プに偏差があると許容できない画像ムラ（×印で表示）
が発生した。

【００５６】

【表５】

【００５７】シミュレーションの結果からは許容できる
ギャップ偏差は約１０μｍ以下であったので、ギャップ
勾配を持つ方向に対しギャップ量の測定を精密に行い、
ギャップ偏差量と画像ムラとの対応を調べた。その結果
を表６に示すように、ＤＣバイアスのみを印加した条件
では、シミュレーション結果から予測された通り、ギャ
ップ偏差の許容限界値は１０μｍ程度であり、それ以上
の偏差を持つ場合には画像ムラが現われてＮＧ（×印で
表示）との評価結果になった。

【００５８】

【表６】

【００５９】これに対しＤＣバイアスにＡＣバイアスを
重畳した条件では、ギャップ最大値の帯電開始電圧値の
２倍以上のＡＣピーク間バイアスを定電圧制御で重畳し
た場合と、ギャップ最大値の帯電開始電圧値の２倍以上
のピーク間電圧値が得られる電流値にて定電流制御をし
たいずれの場合においても、ギャップ偏差の限界値は、
ギャップ偏差が全くない条件下での白ポチによる異常画
像ギャップ限界値にほぼ等しく、約１００μｍ以下の条
件で、ギャップ偏差の大きさによらず、常に良好なる画
像が得られた。

【００６０】このように、図１に示した帯電装置２は、
帯電ローラ８と感光体ドラム１との間に交流成分を有す
る電圧（ＤＣ定電圧にＡＣを重畳した電圧）を印加し
て、その交流成分を帯電ローラ８と感光体ドラム１との
最大ギャップにおける帯電開始電圧値の２倍以上のピー
ク間電圧値を有するようにすることにより、帯電ムラに
起因して生じる濃度ムラの発生を防止して、良好な画像
を得ることができる。

【００６１】また、このようにすれば、以下に示すよう
な従来の接触帯電方式の帯電装置で課題となっていた事
項についても解決することができる。すなわち、帯電ロ
ーラ８を感光体ドラム１に対して非接触にすることによ
り、感光体ドラム１が帯電ローラ８により汚染されるの
を防止することができる。また、帯電ローラ８が非接触
であれば、その他に感光体ドラム１の膜削れや、感光体
ドラム１のピンホールに対するリーク余裕度、さらには
帯電ローラ８を感光体ドラム１に接触させることにより
生じるバンディングも防止することができる。

【００６２】なお、この発明による帯電装置は、帯電部
材（帯電ローラ）の全領域が非接触状態にある場合の他
に、その帯電部材の一部が感光体に接触していて他の一
部が非接触状態にあるように、接触と非接触とが混在す
るような場合であっても同様に適用することができる点
については、表５の結果から言うまでもない。また、上
述した実験において、ＤＣバイアスのみを印加した実験
では、そのＤＣバイアスを−１３００Ｖに、現像バイア
スを−６５０Ｖに、それぞれしている。

【００６３】さらに、ＤＣ定電圧＋ＡＣ定電圧制御の実
験においては、ＤＣバイアスを−６００Ｖに、ＡＣバイ
アスを２ｋＶ（最大ギャップ１０６μｍ時の帯電開始電
圧の２倍以上）に、それぞれしている。さらにまた、Ｄ
Ｃ定電圧＋ＡＣ定電流制御の実験においては、ＤＣバイ
アスを−６００Ｖに、ＡＣバイアスを帯電開始電圧の２
倍以上のピーク間電圧値が得られる電流値２.５ｍＡ
（ｆ＝２ｋＨｚ）にしている。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、次に記載する効果を奏する。請求項１乃至１０の帯
電装置及び請求項１１の画像形成装置によれば、帯電部
材を被帯電体に対して少なくとも帯電領域内でその間に
所定のギャップを設けて非接触にしたので、オゾンの発
生を抑えることができると共に、帯電部材から汚れが被
帯電体に転移するのを防止することができる。したがっ
て、被帯電体が汚れることによる異常画像の発生を防止
することができる。そして、帯電部材と被帯電体との間
には交流成分を有する電圧を印加し、その交流成分は帯
電部材と被帯電体との最大ギャップにおける帯電開始電
圧値の２倍以上のピーク間電圧値を有するようにしたの
で、帯電ムラに起因して生じる濃度ムラが発生しない良
好な画像が得られる。

【００６５】また、請求項８の帯電装置によれば、帯電
部材が被帯電体に対して帯電領域内で接触する部分と非
接触の部分とが混在するように設けられている帯電装置
の場合には、一般的に帯電部材の表面抵抗が低いと帯電
部材と被帯電体との間のギャップに場所により偏差があ
ると帯電部材の表面に規定の電位を維持することができ
ないために帯電ムラになりやすいが、帯電部材と被帯電
体との間には交流成分を有する電圧が印加され、その交
流成分は帯電部材と被帯電体との最大ギャップにおける
帯電開始電圧値の２倍以上のピーク間電圧値を有するよ
うにしたので、帯電ムラに起因して生じる濃度ムラが発
生しない良好な画像が得られる。

【００６６】さらに、請求項４及び９の帯電装置によれ
ば、帯電部材と被帯電体との間のギャップの管理を比較
的容易に行うことができる。請求項１０の帯電装置によ
れば、最大ギャップ値をギャップ管理部材の厚みで管理
することができるので、ギャップ管理が更に容易にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による帯電装置を備えた画像形成装置
の作像部を示す概略構成図である。

【図２】同じくその画像形成装置全体を示す概略構成図
である。

【図３】図１の帯電装置に設けられている帯電ローラの
両端部にテフロンチューブを密着状態に取り付けた状態
を示す斜視図である。

【図４】感光体ドラムの表面と帯電ローラの弾性ローラ
部との間の最大ギャップＧｍａｘを説明するための概略
図である。

【図５】感光体ドラムと帯電ローラとの間に形成される
放電領域の両側の領域端部におけるギャップＧｃは最大
ギャップでないことを説明するための概略図である。

【図６】帯電ローラの回転や真直度のバラツキによって
ある瞬間に位置ｂに最大ギャップＧｍａｘができた状態
を示す概略図である。

【図７】同じくその最大ギャップＧｍａｘが位置ｃにで
きた状態を示す概略図である。

【図８】印加電圧と帯電電位との関係を示した帯電特性
を示す線図である。

【図９】帯電ローラを感光体ドラムから徐々に離間させ
るようにしたときの帯電特性の変化を示す線図である。

【図１０】帯電ローラと感光体ドラムとの間のギャップ
と感光体表面の帯電電位との関係を計算により求めたシ
ミュレーション結果と実験結果とを合わせて示した線図
である。

【図１１】微少ギャップによる近接帯電方式の帯電装置
で印加する電圧をＤＣ定電圧＋ＡＣ定電圧重畳にした場
合の帯電特性を示す線図である。

【図１２】ＤＣ定電圧に重畳するＡＣバイアスを定電流
制御した場合の実験結果を示す線図である。

【符号の説明】

１：感光体ドラム（被帯電体）２：帯電装置８：帯電ローラ（帯電部材）１２：電源ユニット（電源）１４：テフロンチューブ（ギャップ管理部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大年恵東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H003 AA18 BB11 CC00 DD03 EE19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体に対して少なくとも帯電領域内
で所定のギャップを形成するように近接して設けられた
帯電部材を備え、該帯電部材には電源から直流定電圧に
交流電圧を重畳した電圧を印加することにより前記被帯
電体を帯電する帯電装置において、前記帯電部材に印加する電圧の交流成分は、前記所定の
ギャップの最大ギャップにおける帯電開始電圧値の２倍
以上のピーク間電圧値を有するようにしたことを特徴と
する帯電装置。
【請求項２】前記被帯電体と前記帯電部材とのギャッ
プは位置によって不均一であって偏差があることを特徴
とする請求項１記載の帯電装置。
【請求項３】前記被帯電体と前記帯電部材とのギャッ
プは変動するものであることを特徴とする請求項１記載
の帯電装置。
【請求項４】前記帯電部材は回転するローラであるこ
とを特徴とする請求項３記載の帯電装置。
【請求項５】前記被帯電体は回転あるいは回動する部
材であることを特徴とする請求項３記載の帯電装置。
【請求項６】前記被帯電体と前記帯電部材とのギャッ
プは、ギャップが０のときの帯電開始電圧と異なる帯電
開始電圧になる大きさのギャップとしたことを特徴とす
る請求項１記載の帯電装置。
【請求項７】被帯電体に対して少なくとも帯電領域内
で所定のギャップを形成するように近接して設けられた
帯電部材を備え、該帯電部材には電源から定電圧制御さ
れた直流電圧と、交流電圧が印加されることにより前記
被帯電体が帯電し、前記帯電領域内の前記帯電部材の長
手方向及び短手方向の各位置における前記ギャップの平
均値が１０μｍ以上であり、該ギャップのバラツキが前
記平均値に対して１０μｍ以上である帯電装置におい
て、前記帯電部材に印加する電圧は、交流成分を有する電圧
が前記所定のギャップの最大ギャップにおける帯電開始
電圧値の２倍以上のピーク間電圧値を有するようにした
ことを特徴とする帯電装置。
【請求項８】被帯電体に対して帯電領域内で接触する
部分と非接触の部分とが混在するように設けられた帯電
部材を備え、該帯電部材には電源から定電圧制御された
直流電圧と、交流電圧が印加されることにより前記被帯
電体が帯電し、前記帯電領域内の前記非接触の部分の前
記帯電部材の長手方向及び短手方向の各位置における前
記被帯電体と前記帯電部材とのギャップの平均値が１０
μｍ以上であり、該ギャップのバラツキが前記平均値に
対して１０μｍ以上である帯電装置において、前記帯電部材に印加する電圧は、交流成分を有する電圧
が前記ギャップの最大ギャップにおける帯電開始電圧値
の２倍以上のピーク間電圧値を有するようにしたことを
特徴とする帯電装置。
【請求項９】請求項７又は８記載の帯電装置におい
て、前記帯電部材は回転自在な弾性ローラであることを
特徴とする帯電装置。
【請求項１０】請求項７乃至９のいずれか一項に記載
の帯電装置において、前記被帯電体と前記帯電部材との
間にギャップ管理部材を介在させることにより前記ギャ
ップを形成し、前記最大ギャップは前記ギャップ管理部
材の厚さで決定されることを特徴とする帯電装置。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれか一項に記
載の帯電装置を備えた画像形成装置。