JP2668951B2

JP2668951B2 - 帯電装置用電極素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2668951B2
Application number: JP15480088A
Authority: JP
Inventors: 憲明山崎; 勉杉本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1997-10-27
Anticipated expiration: 2012-10-27
Also published as: JPH01321442A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電子写真プロセスを応用した複写機やプリ
ンターに適用することができる帯電装置用電極素子及び
その製造方法に関する。

従来の技術従来、電子写真複写機のような電子写真装置において
は、第５図及び第６図に示すようなコロトロン帯電装置
が一般に使用されている。

コロトロン帯電装置は、断面ほぼコの字形をなすシー
ルドケース22の両端部に、絶縁ブロック23を設けて、こ
の絶縁ブロック23の間に、上記シールドケース22のほぼ
中央に位置するように放電ワイヤー24を張架した構成を
有するもので、この放電ワイヤー24に、4000〜8000Vの
高電圧を印加することにより、感光体などの電荷受容体
３との間で、コロナ放電を生じさせるようになってお
り、このコロナ放電により発生したイオンが感光体３に
付着して、感光体が帯電される。

また、放電ワイヤー24を囲むシールドケース22は、放
電ワイヤー24との間に一定の空間距離を維持することに
より、放電ワイヤー24の表面に形成された電界を強め、
かつ安定化させる機能を有している。

しかしながら、このコロトロンは、次のような欠点を
有している。まず、機械的強度の低い細いワイヤーを張
架するため、放電による振動などにより、ワイヤーが切
れ易く、また、その交換に手数がかかるなどの不都合が
ある。

また、別の問題として、放電ワイヤーとシールドケー
スを近付けようとすると、両者の間で火花放電が発生す
るため、コロトロンの形を小さくできないという欠点が
ある。これは、両者を近付けることにより、空間インピ
ーダンスが低くなり、電流が制御できなくなるからであ
る。

更に別の問題として、放電時に感光体３以外にシール
ドケース22にも電流が流れるため、放電電流が余分に流
れ、その結果、高圧電流が大型化して、価格が高くなる
と共に、放電電流が多いためにオゾンの発生量も多くな
って、周囲環境汚染の原因となる不都合もある。

この様な問題点を解決するために第７図に示すような
半導電性固体電極25を感光体３に近接させ、半導電性固
体電極の背面に給電電極26を配設し、電源４より給電を
行う帯電装置が提案された（特開昭62−296174号公
報）。この帯電装置は、電極と感光体３の空隙で大きな
電流が流れようとするのを半導電性固体電極25の抵抗が
制御するため、火花放電やアーク放電が起こらず安定し
たコロナ放電を行うことができる。

発明が解決しようとする課題この様な半導電性固体電極を用いた帯電装置は、従来
の帯電装置にはない長所がある半面、以下のような問題
点を有している。

まず、半導電性固体電極は、その厚さが薄いと電極自
体が絶縁破壊を起こして帯電装置として使用できなくな
る。したがって、絶縁破壊を起こさないある値以上の厚
さが要求される。多くの半導電性電極材料を試験した結
果、厚さが200μｍ以上あれば、絶縁破壊しないことが
明らかになった。ところが、この厚さで使用できる半導
電性固体電極は、材料が有機物であるか、又は無機物の
場合には、焼結タイプのセラミックス或いは一部のガラ
スに限られている。有機物は実用上使用できる材料がそ
の電気伝導がイオン伝導であるため、電気抵抗の経時的
変化や環境による変化が大きいという問題を有してお
り、一方、焼結により作られるセラミックスは高温の
為、平面度を100μｍ以下にすることが困難であり、ま
た、平面度を出すために研磨などを行うと、コストが大
きくなる欠点があった。平面度が100μｍ以上になる
と、感光体と半導電性固体電極の距離が場所により変わ
るため、帯電電位が不均一になり、その結果、画像濃度
が不均一になる。また、ガラスは平面度を小さくできる
が、電気伝導が表面の吸着水の水和イオンによりなされ
るため、環境による抵抗の変化が大きく、実用上使用で
きなかった。

本発明は、この様な問題点に鑑みてなされたものであ
る。

したがって本発明の目的は、上記のような問題を解決
し、安定した帯電装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び作用本発明は、帯電装置用電極素子に関するもので、絶縁
性基体上に表面抵抗1MΩ〜100MΩの範囲の半導電性膜を
成膜してなることを特徴とする。

本発明の帯電装置用電極素子において、表面抵抗1MΩ
〜100MΩの範囲の半導電性膜は平面性がよいものである
ことが望まれるが、そのための材料としては、電子伝導
性又は酸素イオン伝導性で熱処理や研磨を行わずに作製
される無機材料、例えば、アモルファスSi、酸化亜鉛、
酸化アンチモン、酸化鉛、ジルコニア、酸化チタン等が
好ましく使用できる。これ等の無機材料は平面性のよい
基体上に、蒸着その他の適当な手段によって薄膜状に成
膜される。

また、半導電性膜は薄膜であり、絶縁耐圧が少ないの
で、基体としては絶縁性の材料より構成された絶縁性基
体が使用される。

その場合、絶縁性基体は、金属基板上に絶縁層が設け
られたものであってもよい。また絶縁性基体は、シート
状であってもよい。

本発明の帯電装置用電極素子は、半導電性膜が絶縁性
基体の上に設けられているために、給電電極を感光体に
対して反対側に設けることができない。そこで、本発明
の帯電装置用電極素子は、給電用の電極を半導電性膜の
末端に設けることが必要となる。

ところで、半導電性固体電極を用いた平面型帯電器で
は、画像の濃度のばらつきが発生することがしばしばあ
る。その原因は、半導電性固体電極と感光体とのギャッ
プにばらつきが現れることによる。平面型帯電器では、
ギャップの電圧がギャップの大きさに従う性質を有して
いる。すなわち、ギャップが小さいところではギャップ
の電圧が小さく、ギャップの電圧が大きなところではギ
ャップの電圧が大きい性質がある。したがって、一つの
電極でギャップに大小があるとギャップの小さいところ
では感光体の帯電電位が高くなり、ギャップの大きなと
ころでは感光体の帯電電位は小さくなる。そこで、ギャ
ップのばらつきはできる限り小さいことが望まれるが、
実験の結果、ギャップのばらつきが30〜70μｍの範囲又
はそれ以下であれば、画像濃度にばらつきは現れ難いこ
とが判明した。したがって、本発明においては、絶縁性
基体の表面は、上記のような平面度を有するものが好適
に使用される。

本発明において、絶縁性基体を樹脂材料のみより形成
させる場合には、半導電性膜の蒸着時に、平面度が上記
の範囲を越える反りが生じることがあるので、絶縁性基
体としては、金属基板上に絶縁層を設けてなるものを使
用するのが好ましい。

本発明の帯電装置用電極素子を製造するには、次のよ
うな方法で製造するのが好ましい。すなわち、第３図に
示すように、絶縁層７上に半導電性膜１を形成し、その
上に接触電極51〜55を平行に複数本形成した後、この接
触電極に沿ってl1〜l5の位置で切断して複数のシート状
物を得、それ等をそれぞれ、平面性のよい基板上に接着
剤を用いて貼り合わせて、複数の帯電装置用電極素子を
製造する。

第４図は、本発明の帯電装置用電極素子を用いた電子
写真装置の概略構成図である。本発明の帯電装置用電極
素子は、感光体用帯電器21、転写用帯電器14、剥離用帯
電器17、除電用帯電器19等に適用することができる。第
４図において、原稿台11に置かれた原稿10が照明ランプ
12により露光され、その画像がレンズ９を通して感光体
用帯電器21で帯電された感光体３上に投影され、静電潜
像が形成される。この静電潜像に現像器13で現像剤を付
着させて可視像を得る。次に用紙カセット15から送られ
た用紙16を、感光体に重ねて、転写用帯電器14でイオン
を与えることにより現像剤が用紙に転写される。続いて
剥離用帯電器17で用紙の電荷を除電し、用紙を感光体か
ら剥離する。現像剤は定着器18で用紙に定着されて複写
画像となる。感光体上の電荷は除電用帯電器19により除
電され、更に残った感光体上の現像剤は、クリーナー20
によりクリーニングされる。

実施例第１図は、本発明の帯電装置用電極素子の基本構成を
説明するもので、帯電装置用電極素子は、絶縁性基板２
上に半導電性膜１が成膜された構造を有している。半導
電性膜１の末端には、給電電極６と接触する接触電極５
が設けられている。なお、４は電源であり、３は感光体
である。

上記構成の帯電装置用電極素子において、絶縁性基板
を構成する材料は、体積抵抗率が少なくとも10¹³Ω・cm
であり、蒸着やイオンプレーティングに必要な50〜80℃
の温度により変形が少なく、また着膜強度が高いことが
要求される。それに適合する材料としては、例えばポリ
カーボネート、アクリル樹脂、ポリエステル等の樹脂材
料があげられる。

第２図は、本発明の他の実施例であって、帯電装置用
電極素子は、金属基板８上に絶縁性層７を設けてなる絶
縁性基板を使用し、その上に半導電性膜１が成膜されて
いる。

次に、本発明を具体的な例をあげて説明する。

例１第１図に示される構成の帯電装置用電極素子を作製し
た。すなわち、上記した樹脂材料よりなる絶縁性基板２
の上記の範囲の平面度を有する表面上に、真空蒸着法で
0.01〜0.05ppmの燐を含むアモルファスSi膜よりなる半
導電性膜１を表面抵抗約1MΩとなるように形成した。半
導電性膜の端部には金を厚さ0.1〜0.3μｍで、半導電性
膜の上に幅約1mmとなるように蒸着して接触電極５を形
成した。

形成された帯電装置用電極素子を感光体３にギャップ
約300μｍをおいて対向させ、電源４から約−2500Vの電
圧を印加した。この電圧は、給電電極６から接触電極５
を通って半導電性膜１に印加され、それによって感光体
が−700Vに帯電された。

なお、比較のために半導電性膜の代わりに、金属より
なる膜を形成したものを用いたところ、放電は安定せ
ず、画像には鱗状の模様が現れた。

例２第２図に示される構成の帯電装置用電極素子を作製し
た。すなわち、アルミニウムダイキャスト或いは亜鉛ダ
イキャストで平面度30μｍ以下に形成した基板の上に、
エポキシ樹脂を厚さ1mmになるように塗布し、硬化させ
た。平面度は50μｍ以下であった。更にその上に酸化亜
鉛を蒸着により膜厚0.1〜0.3μｍになるように設け、例
１におけると同様に金よりなる接触電極を設けて帯電装
置用電極素子を作製した。

この帯電装置用電極素子を例１におけると同様に用い
たところ、均一な電子写真画像を得ることができた。

酸化亜鉛の代わりに、酸化アンチモン又は酸化鉛の蒸
着膜を形成させた場合にも同様に均一な電子写真画像が
得られた。

また、酸化亜鉛膜の膜厚を変化させて表面抵抗を変え
たところ、表面抵抗1MΩ〜100Ωの範囲で均一な帯電が
可能であった。

例３膜厚100μｍのポリエステルシートの上に酸化チタン
を膜厚0.1〜0.3μｍになるように蒸着して半導電性膜を
形成し、その上に第３図に示すように、金又はクロム等
の接触電極51〜55を平行に複数本形成した。この接触電
極に沿ってl1〜l5の位置で切断して絶縁層７及び半導電
性薄膜１よりなる複数のシート状物を得た後、それ等を
それぞれ、平面性のよいステンレス鋼板の上に粘度の小
さい接着剤を用いて貼り合わせ、多数の帯電装置用電極
素子を作製した。

この様にして得られた帯電装置用電極素子を用い、例
１におけると同様に操作したところ、金又はクロムより
なる接触電極は、給電電極と接触し、電源の電圧を受け
ることにより、感光体を均一に帯電させることができ
た。

この様な方法でシート状電極を製造することのメリッ
トは、一度に多数の電極を低コストでできることにあ
る。

例４例１における半導電性膜として、ジルコニアをイオン
プレーティングによって膜厚0.1μｍになるように成膜
した以外は同様にして帯電装置用電極素子を作製した。
この帯電装置用電極素子は、ジルコニアが、酸素を電気
伝導のイオン源として、常に大気から供給を受けている
ため、帯電装置において環境変化に関係なく安定して使
用することができた。

以上においては、感光体を電荷受容体とする場合につ
いて説明したが、本発明の帯電装置用電極素子は、絶縁
性の電荷受容体に対しても使用することができる。

発明の効果本発明の帯電装置用電極素子は、上記のように絶縁性
基体上に表面抵抗1MΩ〜100MΩの範囲の半導電性膜を成
膜してなる構成を有するので、半導電性膜は、絶縁性基
板の表面性に忠実な形状を有するものとなり、感光体の
帯電電位が常に均一になる。また、半導電性膜を構成す
る材料の電気抵抗は、温度、湿度による変化が小さいの
で、感光体を経時的にも安定して帯電させることができ
る。

また、電圧の印加が、帯電装置用電極素子表面で行わ
れ、かつ半導電性膜の基体が絶縁性材料から形成されて
いるために、半導電性膜が薄層であるにも拘らず、絶縁
破壊を起こすことがなく安定して使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を帯電装置として適用した
場合の説明図、第２図は、本発明の他の実施例を帯電装
置として適用した場合の説明図、第３図は、本発明の帯
電装置用電極素子の製造方法を説明する説明図、第４図
は、本発明の帯電装置用電極素子を用いた電子写真装置
の概略構成図、第５図は従来の帯電装置の斜視図、第６
図は、第５図の断面図、第７図は、従来の半導電性固体
電極を用いた帯電装置の作動説明図である。１……半導電性膜、２……絶縁性基板、３……感光体、
４……電源、５……接触電極、６……給電電極、７……
絶縁層、８……金属基板、９……レンズ、10……原稿、
11……原稿台、12……照明ランプ、13……現像器、14…
…転写用帯電器、15……用紙カセット、16……用紙、17
……剥離用帯電器、18……定着器、19……除電用帯電
器、20……クリーナー、21……感光体帯電器、22……シ
ールドケース、23……絶縁ブロック、24……放電ワイヤ
ー、25……半導電性固体電極、26……給電電極。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基体上に表面抵抗1MΩ〜100MΩの範
囲の半導電性膜を成膜してなる帯電装置用電極素子。
【請求項２】絶縁性基体が、金属基板上に絶縁体層を設
けてなることを特徴とする請求項１記載の帯電装置用電
極素子。
【請求項３】絶縁性基体がシート状であることを特徴と
する請求項１記載の帯電装置用電極素子。
【請求項４】半導電性膜の末端に給電電極用電極を設け
たことを特徴とする請求項１記載の帯電装置用電極素
子。
【請求項５】半導電性膜が電子伝導性材料よりなること
を特徴とする請求項１記載の帯電装置用電極素子。
【請求項６】半導電性膜が酸素イオン伝導性材料よりな
ることを特徴とする請求項１記載の帯電装置用電極素
子。
【請求項７】板状絶縁基体上に、表面抵抗1MΩ〜100MΩ
の範囲の半導電性膜を形成し、その上に接触電極を平行
に複数本形成し、該接触電極に沿って切断して絶縁層及
び半導電性薄膜よりなる複数の板状物を得、該複数の板
状物のそれぞれを、平面性のよい導電性基板の上に貼り
合わせることを特徴とする帯電装置用電極素子の製造方
法。