JP3725779B2

JP3725779B2 - Charging method and charging device and image forming apparatus for performing the charging method

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Publication number: JP3725779B2
Application number: JP2000384025A
Authority: JP
Inventors: 朋子高橋; 雅史門永; 健治杉浦
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2020-12-18
Also published as: JP2002182453A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被帯電体の移動可能な被帯電面に対して非接触で対向配置した帯電部材に電圧を印加して放電により上記被帯電面を帯電する帯電方法及びその帯電方法を実施する帯電装置と画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感光体等の被帯電体の被帯電面を帯電する方法として、従来よりコロナ帯電方式と呼ばれるチャージャに高電圧を印加し、それによりコロナ放電を生じさせて被帯電面を帯電する方法が広く行われてきた。
しかしながら、この方法は５〜１０ＫＶという高電圧を帯電部材に印加するため帯電時に多量のオゾンや窒素酸化物（ＮＯｘ）等の放電生成物が生成されるので、それが環境に悪影響を与えていた。
そこで、このようなオゾンの発生量を、コロナ帯電方式に対して約１／１０程度に低減することができる接触帯電方式の帯電装置が提案されている。このような接触帯電方式の帯電装置の多くは、ローラ形状等に形成した帯電部材を像担持体等の被帯電体の表面に接触させ、放電によりその像担持体を帯電するものであり、低速及び中速の電子写真方式の画像形成装置に広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、このような接触帯電方式の帯電装置であっても、いくつかの問題点があった。
例えば、帯電部材が像担持体の表面に接触した状態で帯電を行うため、帯電部材の像担持体に接触する帯電面が汚れやすいため、その汚れにより帯電不良を起こしてしまうことがある。
また、停止状態で帯電部材が像担持体の表面に長期間圧接した状態のままになると、その帯電部材が帯電ローラであってその像担持体に接触する部分がゴムで形成されている場合には、そのゴムの中に含まれている物質（例えば可塑剤）が外部に滲み出て像担持体の表面を汚してしまうようになるということもあった。
【０００４】
そこで、従来の帯電装置には、例えば特公平６−９０５６８号公報に記載されているように、帯電部材である固定電極板と電荷受容体（感光体）との間に間隙を形成するようにした非接触の近接帯電装置がある。
この帯電装置は、固定電極の体積抵抗率が１０^６〜１０^１３Ωｃｍで、表面抵抗を１０^６Ω以上にすると共に固定電極板と電荷受容体との間の間隙幅を５００μｍ以下にすることで、固定電極板と電荷受容体との間の空隙で火花放電が起こることなく、均一な帯電ができるようにしている。
また、接触帯電方式の帯電装置の場合には、チャージャ方式に比べて帯電ムラが発生し易いという問題点もあった。
【０００５】
そこで、帯電装置には、例えば特開平７−７２７０４号公報、特開平７−７２７０５号公報、特開平７−７２７０６号公報に記載されているように、移動可能な被帯電体とその被帯電体に接触する導電性の帯電部材を有し、その被帯電体の移動方向に対して上流側の上記帯電部材と被帯電部材とに挟まれた空間内にブレードを配置したものが提案されている。
これらの帯電装置は、帯電部材に直流電圧を印加すると共に、ブレードに直流電圧を印加するか、それを接地するようにしている。そうすることにより、ブレードにより帯電部材と被帯電体とが除々に近づく領域で被帯電体への放電が規制されるので、帯電ムラがなくなって均一な帯電ができる。
【０００６】
さらに、従来の帯電装置には、例えば特開平９−２１８５６０号公報に見られるように、放電を安定化するために振動電圧を印加するようにしているものもあるが、この帯電装置の場合には、感光体表面の削れが問題となるため、その問題を解決するため帯電部材と被帯電部材とを対向させて配置し、絶縁性の放電規制部材を帯電部材の帯電面と被帯電面との間の放電領域の一部に挿入することで感光体表面の削れ量を低減するようにしている。
また、この帯電装置では、帯電部材の帯電面と被帯電面は、接触ニップあるいは最近接部を形成し、その部分を中心にして上流側と下流側とを別々の放電領域と考え、その放電領域の一部に放電規制部材を挿入している。具体的には、直流−７００Ｖ交流電圧のＶｐｐ（２ｋＶｐｐ）としたとき、帯電面と被帯電面との間の空隙（ギャップ）が２０μｍ以下の領域が放電領域となり、その一部に放電規制部材を挿入することで、被帯電体の寿命を延ばすようにしている。
【０００７】
一方、帯電により引き起こされる問題として、帯電時に発生する放電生成物が感光体等の像担持体上に付着することが原因で生じる像担持体上の画像流れがある。これは、放電生成物が像担持体上に付着することにより、像担持体上に親水性の物質層が形成され、それが像担持体上に形成さる静電潜像を像担持体の表面方向ににじませてしまう現象であり、帯電部材への印加電圧が直流の場合よりも、直流に交流を重畳した電圧を印加した場合の方が顕著に現れる傾向がある。
この画像流れ現象が起きにくいようにするためには、放電によらない方法で像担持体を帯電すればよいが、そのような帯電装置は、まだ実用化には至っていない。
また、この放電によらない帯電方式の場合には、帯電部材を被帯電体の表面に接触させる接触方式であるため、前述したように帯電部材に汚れが転移しやすい。そして、この放電によらない帯電方式の場合には、放電による帯電方式の場合に比べて帯電部材の表面と、被帯電体の表面を奇麗な状態に保たなければ十分な帯電電位は得られないので、帯電部材の表面の汚れは極めて重要な問題となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯電部材表面の汚れの問題を解決し、安定した画像が得られるようにするためには、帯電部材を被帯電体の表面に対して非接触にする帯電方式を使用し、帯電部材に直流に交流を重畳した電圧を印加する方法が最も良いと考えられるが、この場合においても上述した放電生成物による画像流れの問題を解決することはできないという問題点があった。
【０００９】
そして、その放電生成物の生成は、帯電部材の帯電面と被帯電面との間の空隙（ギャップ）の大きい部分のコントロールが重要であり、前述した特開平９−２１８５６０号公報における空隙長２０μｍ以下の部分についてはあまり問題とはならない。それは、放電生成物の生成量は、帯電部材近傍で発生した荷電粒子が像担持体に到達するまでに他の気体に衝突する確率に依ると考えられ、放電時の空隙の大きさ（空隙長）に依存するものであるからである。
【００１０】
なお、特開平９−２１８５６０号公報に記載の帯電装置では、帯電部材と被帯電体とが対向する領域のうち２０μｍ以下の領域に放電規制部材を差し込むようにしているが、その場合には放電規制部材の厚みは２０μｍ以下である必要があり、そのようにすれば振動電界による振動が生じてしまうので異音が発生してしまうようになる。
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、安定した画像が得られると共に、放電生成物に伴う画像流れが発生しにくい帯電方法及びその帯電方法を実施する帯電装置と画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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、被帯電体の移動可能な被帯電面に対して非接触状態に配置されることによりその間に空隙が形成され、上記被帯電面に対して対向面の一部が空隙長Ｇ min の最近接部となるように曲率を持った帯電面を有する帯電部材に、直流に交流を重畳した電圧を印加することにより放電を行って前記被帯電面を帯電する帯電方法において、
上記最近接部に対して上記被帯電体の移動方向上流側位置の上記被帯電面と上記帯電面との間の空隙長Ｇ _１となる放電が開始される位置から、上記最近接部を通りその最近接部の被帯電体の移動方向下流側の空隙長Ｇ _２となる放電が終了する位置までの第１の放電領域に対し、実際に放電をさせる第２の放電領域を上記最近接部の空隙長Ｇ min を維持した状態でその最近接部の両側に亘って被帯電体の移動方向に狭く設定し、上記第１の放電領域内の上記空隙長の平均値よりも上記第２の放電領域内の空隙長の平均値が短くなるようにして帯電を行う帯電方法を提供するものである。
【００１２】
また、上記帯電方法を実施する帯電装置であって、被帯電体と、その被帯電体に非接触状態で対向する放電可能な帯電面を持つ帯電部材と、その帯電部材に直流に交流を重畳した電圧を印加する電源とを備え、
上記帯電部材の帯電面を第１の物質と、その第１の物質の体積抵抗率よりも小さな体積抵抗率の第２の物質とで構成し、その第２の物質で形成された領域のみを実際に放電させる上記第２の放電領域とし、上記第１の放電領域内の上記被帯電面と上記帯電面との間の上記空隙長の平均値よりも上記第２の放電領域内の上記空隙長の平均値が短くなるように構成した帯電装置も提供する。
【００１３】
あるいは、上記帯電方法を実施する帯電装置であって、被帯電体と、その被帯電体に非接触状態で対向する放電可能な帯電面を持つ帯電部材と、その帯電部材に直流に交流を重畳した電圧を印加する電源とを備え、
上記帯電面と上記被帯電面との間に絶縁性の部材を設け、その絶縁性の部材により上記第１の放電領域を狭めることによりその第１の放電領域よりも狭い実際に放電をさせる第２の放電領域を形成し、上記第１の放電領域内の上記空隙長の平均値よりも上記第２の放電領域内の上記空隙長の平均値が短くなるように構成した帯電装置も提供する。
その絶縁性の部材は、上記帯電面と上記被帯電面に共に接触させて配置すると良い。
また、上記いずれかの帯電装置において、上記帯電部材の帯電面をクリーニングするクリーニング部材を設けるとよい。
さらに、上記いずれかの帯電装置を設けて画像形成装置を構成するとよい。
【００１４】
【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方法を実施する帯電装置の帯電部材と被帯電体の最近接部付近を示す概略図、図２は同じくその帯電装置で実際に放電をさせる第２の放電領域を説明するための概略図である。
この実施の形態による帯電方法を実施するには、図１に示すように帯電部材１と被帯電体２とを図示のように非接触で対向させて配置し、その間に空隙３を形成する。その帯電部材１は、例えば帯電ローラや帯電ブレードであり、被帯電体２の被帯電面２ａに対して曲率を持った帯電面１ａを有している。
【００１５】
被帯電体２は、接地された電極上に誘電体層を形成したものであり、例えば電子写真方式の画像形成装置で使用する感光体である。その被帯電体２は、図１では平面状に図示してあるが、曲率を持った構成であってもよい。そして、この被帯電体２は、矢示Ａ方向に一定速度Ｖで移動する。
図１で４は電源であり、帯電部材１と被帯電体２との間に振幅Ｖｐｐ、周波数ｆの交流にＶｄｃの直流電圧を重畳したものを印加する。
なお、ここで帯電部材１は充分に抵抗値が低く、電源４により印加した電圧がそのまま空隙３にかかるものとする。
【００１６】
図１でｐ点は、被帯電体２上の点を示し、空隙３の電位差Ｖｐｐ／２＋Ｖｄｃと、空隙長Ｇ_１でのパッシェンカーブによって決まる放電電圧ＶＧ_１とが、Ｖｐｐ／２＋Ｖｄｃ＞ＶＧ_１となる点で放電が開始する。
そのｐ点は矢示Ａ方向に移動するものであり、帯電部材１と被帯電体２との間に形成される空隙３の最近接部での空隙長Ｇｍｉｎの部分を通り、空隙３が広がる図１で右方に移動する。そして、放電が終了する位置は、放電の開始位置と同様に、空隙長Ｇ_２でのパッシェンカーブによって決まる放電電圧ＶＧ_２より空隙３の電位差が小さくなった点で終了する。
帯電部材１と被帯電体２との間に、直流電圧に交流電圧が重畳されて印加されている場合、周期的に放電と逆放電が繰り返されるので、放電は図１にハッチングを施して示した範囲で生じる。そこで、そのハッチングを施した範囲を第１の放電領域と呼ぶ。
【００１７】
ここで、被帯電体２の移動速度をＶ、交流電圧の周波数をｆ、放電領域幅をＬとすると、放電の回数ｎは、ｎ＝（Ｌ／Ｖ）ｆで表される。
したがって、周波数ｆを減少させると放電の回数が減少するので、それにより放電生成物の生成量は減少する。しかしながら、交流電圧を印加した際の帯電の安定性は、交流電圧によって正方向と逆方向の放電が繰り返されることによってならされることにより実現されるものであるため、上述したような周波数の減少は帯電の安定性を損なう結果となり、交流電圧を印加する効果が十分に発揮されなくなる。
そこで、放電生成物の生成量を減少させる他の方法として、放電距離（空隙長）を規制することに着目した。すなわち、空隙３の長さが長いと、それだけ放電時に帯電部材１の近傍で発生した荷電粒子が被帯電体２に到達するまでに他の気体に衝突する確率が多くなると推測できるので、その空隙３が長い部分での放電を防止するようにすれば、放電生成物の発生量を減少させることが可能であると推測される。
【００１８】
この推測が正しいか否かを確認するための実験を行ったところ、その推測を裏付ける結果が得られた。その実験結果によれば、放電時に放電生成物の総発生量を減少させるためには、できるだけ短い空隙３の長さの部分で放電させることが好ましく、図１にハッチングを施して示した放電可能な領域である第１の放電領域に対し、図２にハッチングを施して示すように、実際に放電させる第２の放電領域を狭めることが有効である。
すなわち、図１の第１の放電領域の両側の放電空隙の長い空隙長Ｇ_１，Ｇ_２の部分をそれぞれ隠すことで、図２に示すように空隙（放電空隙長）３が短くなる部分のみとなる第２の放電領域で放電させるようにして、平均の放電空隙長を短くする。
【００１９】
そして、その状態を維持した状態のまま容器内に帯電部材１と被帯電体２をそれぞれ収納して閉じた後に帯電を行い、放電生成物である窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度が増加する傾きを調べることにより、放電生成物の発生量を判断した。
実験は、図１に示した放電領域を狭めていない第１の放電領域の放電領域幅（被帯電体２の移動方向の放電領域幅）に対してその１／２となるように第１の放電領域の両側の放電空隙の長い空隙長Ｇ_１，Ｇ_２の部分を、図２に示すようにそれぞれ隠すことで（隠す部材の図示は省略している）、放電領域幅を狭めた第２の放電領域とし、その帯電部材１と被帯電体２を容器内に収納して閉じた後に帯電を行って窒素酸化物の発生量についてそれぞれ確認した。
その実験結果は、図２に示したものは図１に示したものに比べて窒素酸化物の発生量が約１／３に減少した。
【００２０】
このように、帯電部材１と被帯電体２との間の空隙３の平均値である平均空隙長が減少するように放電領域の幅を狭めることは有効である。
すなわち、図３に示すように、帯電部材１１と被帯電体２の対向面が互いに平行状態になるようにすることにより、ハッチングで示す第１の放電領域の全域に亘って空隙３の長さが全て等しくなるようにする。そして、その放電領域における被帯電体２の移動方向の幅が１／２となるように、その放電領域の両端部を隠すことにより（隠す部材の図示は省略している）、図４にハッチングで示す第２の放電領域を設定する。
この場合、図４に示したものは、図３に示したものに対して放電領域幅は狭めているが、空隙３の平均の放電空隙長さは変化していない。
これらを容器内に収納して閉じた後に帯電を行って窒素酸化物の発生量についてそれぞれ確認したところ、図４に示したものは図３に示したものに比べて窒素酸化物の発生量が約１／２に減少した。
【００２１】
このように、図１に示した被帯電体２の矢示Ａ方向に移動可能な被帯電面２ａに対して放電可能な帯電面１ａが非接触状態に配置された帯電部材１に、直流に交流を重畳した電圧を電源４により印加することにより放電を行って被帯電面２ａを帯電する帯電方法において、被帯電面２ａと帯電面１ａとの間の空隙３の空隙長と帯電部材１に印加する印加電圧とによって決まる同図にハッチングを施して示した第１の放電領域よりも、実際に放電をさせる図２にハッチングを施して示した第２の放電領域を狭く設定すると共に、その第１の放電領域幅内の空隙長の平均値よりも第２の放電領域幅内の空隙長の平均値が短くなるように設定する帯電方法を実施すれば、前述した交流電圧の周波数を減少させるようなことをせずに、放電生成物の生成量を減少させることができる。したがって、安定した帯電ができる。
すなわち、放電距離（空隙長）が短くなることにより、その短くなった分だけ放電時に帯電部材１の近傍で発生した荷電粒子が被帯電体２に到達するまでに他の気体に衝突する確率が少なくなるので、その衝突により発生すると思われる放電生成物の発生量を減少させることができる。
【００２２】
次に、帯電部材の帯電面と被帯電面との間の空隙長の長い部分で放電を行わせないようにすると放電生成物の発生を抑えることができる点を確認するために行った実験内容と、その結果について説明する。
図５は実験に使用した装置の概略図である。
実験装置には、感光体ドラム１２を矢示Ｂ方向に移動速度２００ｍｍ／ｓｅｃで回転可能に設け、その感光体ドラム１２に近接させて帯電部材である帯電ローラ２１を、感光体ドラム１２の表面との最近接部での空隙長Ｇｍｉｎが８０μｍになるように静止状態で配置する。
その帯電ローラ２１は、図６に示すように直径８ｍｍのステンレス製の芯金２１ａに、厚さ２ｍｍのゴム層２１ｂを形成したものであり、このローラの体積抵抗率は１０^５Ωｍである。
【００２３】
この帯電ローラ２１のゴム層２１ｂの外周には、例えばテフロンテープである高抵抗材料１６を、周方向の一部にゴム層２１ｂが露出する放電部１７が形成される長さで貼り付けている。そして、放電部１７の周方向の幅Ｗは約１ｍｍとし、その１ｍｍ幅の放電部１７が軸方向に長いスリット状に形成されている。
この帯電ローラ２１には、電源４から直流に交流を重畳した電圧を印加する。その交流電圧は、ＡＣ振幅が２．５ｋｖｐｐ、周波数が３ｋＨｚ、ＤＣ電圧が−８００Ｖである。また、感光体ドラム１２は、図５に示すように接地してある。
【００２４】
実験は、上述した実験装置の感光体ドラム１２と帯電ローラ２１の部分を箱１５の中に入れ、その箱１５内に一定流量の空気を流した状態で帯電ローラ２１に電源４から直流に交流を重畳した電圧を印加して、その際に発生する放電生成物（窒素酸化物）の濃度を測定した。その際に発生する放電生成物の生成量と箱１５内に流れる空気の流量は共に一定であるので、放電生成物の濃度はある値で飽和する。したがって、その飽和値を測定する。
なお、実験では帯電ローラ２１は静止状態にするが、その際にゴム層２１ｂが露出する放電部１７が図７に示すように感光体ドラム１２の表面に対向する位置、すなわち放電部１７が感光体ドラム１２に対して最も近接する位置と、図８に示すように感光体ドラム１２の表面に対向する位置から若干周方向にずれることにより、帯電ローラ２１の放電部１７における帯電面２１ｃと感光体ドラム１２の被帯電面との間の空隙３が長くなる位置の２位置で、それぞれ実験を行った。
【００２５】
その実験結果を図９にグラフで示す。図中ａで示した線は、帯電ローラ２１を図７に示した位置にして窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を測定した結果を示しており、図中ｂで示した線は帯電ローラ２１を図８に示した空隙３が長くなる位置にして窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を測定した結果をそれぞれ示している。
この実験結果によれば、帯電ローラ２１を図７に示した位置にした場合の窒素酸化物の飽和濃度は約０．２７ｐｐｍであり、図８に示した位置にした場合の窒素酸化物の飽和濃度は約０．３９ｐｐｍであった。この実験結果より、空隙３が長い部分で放電を行わないようにすれば、発生する窒素酸化物（放電生成物）の濃度を効果的に抑えることができることがわかる。
【００２６】
帯電装置の第１の実施形態（請求項２に対応）
次に、この発明による帯電装置の第１の実施形態について図１０及び図１１を参照して説明する。
この実施の形態による帯電装置は、図１乃至図９を使用して説明した帯電方法を実施する帯電装置であり、被帯電体である感光体（便宜上直線により簡略化して図示しているがドラム状であってもよい）２２と、その感光体２２に対向するローラの外周面となる帯電面を持つ帯電部材である帯電ローラ３０と、その帯電ローラ３０に電圧を印加する電源４とを備えている。
【００２７】
そして、帯電ローラ３０の帯電面を第１の物質３１と、その第１の物質３１の体積抵抗率よりも小さな体積抵抗率の第２の物質３２とで構成し、その第２の物質３２で形成された領域のうち感光体２２に対向する第２の物質３２のみを実際に放電させる第２の放電領域とし、第１の放電領域内の感光体２２の被帯電面と帯電ローラ３０の帯電面（第１の物質３１の外周面）との間の空隙３の長さ（空隙長）の平均値Ｇａｖ_１よりも第２の放電領域内の空隙長の平均値Ｇａｖ_２が短くなるようにしている。
このように構成することで、実際に放電する第２の放電領域を選択的に設定可能にしている。つまり、体積抵抗率が低い第２の物質３２を設ける位置（ローラの周方向の位置）を決めることで、第２の放電領域の位置を決定するようにしている。
【００２８】
その帯電ローラ３０を、更に具体的に説明すると、ＡＢＳ樹脂にイオン導電性の物質を含ませた第１の物質３１で直径１４ｍｍのローラ状に形成し、そのローラ表面に深さが１ｍｍ程度で周方向の幅を２ｍｍ程度とした溝を周方向に沿って間隔を置いて複数本軸方向に形成し、その各溝を埋めるようにカーボンを多量に分散することにより第１の物質３１よりも体積抵抗率を低くしたＡＢＳ樹脂である第２の物質３２を一体に埋め込んでいる。
感光体２２に最も接近する最近接部に、図１０に示したように一つの第２の物質３２があるときには、それに隣接する両側の第２の物質３２，３２でそれぞれ放電が起こらないように、隣合う各第２の物質３２との間隔を設定する必要がある。そのため、この実施の形態では、複数の第２の物質３２を、それぞれ周方向に約３．５ｍｍの間隔をあけて形成してある。
【００２９】
そして、この帯電装置では、帯電ローラ３０の感光体２２に最も接近する最近接部における表面と感光体２２の表面との間の空隙長（ギャップ）を５０μｍに設定している。
なお、帯電ローラ３０のローラ部を形成する第１の物質３１はゴム材料で形成することも可能であるが、この実施の形態のように樹脂製のローラにすれば細かな加工が容易となる。
この帯電装置では、帯電時には体積抵抗率の低い第２の物質３２の部分が図１０に示したように感光体２２に最も接近する最近接部に位置するようにした状態で帯電を開始させる。したがって、帯電時には体積抵抗率の低い第２の物質３２の部分が、感光体２２の表面との空隙長が最も小さくなる部分に位置するようになるので、その第２の物質３２の部分でのみ放電が行われ、それよりも長い空隙長となる両側に位置するの第１の物質３１，３１の部分では共に放電が起きない。
したがって、空隙長が短い部分のみで放電が行われるため、その放電時に発生する放電生成物の発生量を抑えることができる。
【００３０】
この帯電装置を実際に画像形成装置に搭載して画像出しを行って、出力される画像の評価をした。
使用する画像形成装置は、図１１にその主要な部分のみを簡略化して示すように、感光体２２上を帯電装置の帯電ローラ３０によって所定電位に帯電し、その帯電された感光体２２上を露光装置２４により露光して、その露光した部分の電位が減衰することを利用して感光体２２上に電位パターンを形成する。
さらに、その電位パターンに、トナーといわれる荷電着色粉体を現像装置２５により静電的に付着させ、そのトナーを転写装置の転写ローラ２７により用紙上に転写し、定着装置２８によりそのトナーを溶融して給紙部２９から給紙した用紙Ｐ上に定着させて画像を得るものである。
そして、上記の帯電工程で感光体２２上に多量の放電生成物が付着すると、感光体２２上の電気抵抗が下がるため、それにより像流れという電荷パターンが流れる現象が発生する。
【００３１】
そこで、この実機を使用しての実験では、像流れについて確認するため、あえて像流れが発生しやすい条件にして５万枚の作像を行うようにした。
その際に、図１０に示した帯電ローラ３０を使用した帯電装置と、ステンレス製の軸の外周に図１０に示した第２の物質３２と同様な材質の物質を全周に亘って外径を１４ｍｍに一体に形成した帯電ローラを使用した帯電装置とを使用して実験を行った。
その実験結果は、前者の帯電ローラ３０を使用した帯電装置では像流れが発生しなかった。しかしながら、後者の第２の物質３２と同様な材質のものをステンレス製の軸の外周の全周に亘って形成した帯電ローラを使用したものでは、像流れが生じて画像がぼける状態になった。
【００３２】
この実験結果からも、空隙長が最も短くなる最近接位置付近のごく限られた範囲のみを放電領域とすれば、空隙長が短い部分のみで放電が行われるようになるため、放電生成物の発生量を抑えることができるので、それにより像流れを防止して良好な画像を得ることができることがわかる。
ところで、この帯電ローラ３０の外周面に、スポンジや不織布等からなるクリーニング部材を接触させてクリーニングを行ったところ、良好なクリーニング結果が得られた。すなわち、帯電ローラの外周部分に材質が異なる部分が存在しても、それら異なる材質の部材間に段差が生じないように構成すれば、クリーニング部材等による摺擦によりクリーニングしても、それを容易にクリーニングすることができる。
【００３３】
なお、図１０で説明した実施の形態では、第１の物質３１及び第２の物質３２は共に樹脂製とした場合の例を示したが、帯電ローラとしては金属製の芯金の外周に導電性ゴムを一体に形成し、その導電性ゴムの図１０に示した帯電ローラ３０の第２の物質３２がそれぞれ位置する部分に導電化剤の分布を偏らせるようにしてもよい。
その際に、使用可能なゴム材料としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴム、ＥＰＤＭ等があげられる。また、導電化剤としては、イオン導電性の物質や、カーボンブラック、金属酸化物等があげられる。そして、これら導電化剤は、抵抗の均一性の点ではイオン導電性のものがよく、湿度変化時における安定性の点ではカーボンブラック分散系が有利である。
なお、上述した帯電部材は、帯電ローラに限るものではなく、それを板状に構成してもよい。
【００３４】
帯電装置の第２の実施形態（請求項３に対応）
次に、この発明による帯電装置の第２の実施形態について図１２を参照して説明する。
この実施の形態による帯電装置は、図１乃至図９を使用して説明した帯電方法を実施する帯電装置であり、矢示Ａ方向に移動する感光体である被帯電体（便宜上直線により簡略化して図示しているがドラム状であってもよい）２と、その被帯電体２に対向する帯電面４２ａを持つ帯電部材である帯電部材４２と、その帯電部材４２に電圧を印加する電源４とを備えている。
【００３５】
そして、その帯電部材４２の帯電面４２ａと感光体２２の被帯電面（表面）との間に絶縁性の部材４６を設け、その絶縁性の部材４６により感光体２２の被帯電面（表面）と帯電部材４２の帯電面４２ａとの間の空隙３の長さ（空隙長）と帯電部材４２に電源４が印加する印加電圧とによって決まる前述した第１の放電領域よりも、実際に放電をさせる前述した第２の放電領域（図１２にハッチングで示す領域）を狭く設定するようにしている。
それにより、第１の放電領域内の空隙長の平均値よりも第２の放電領域内の空隙長の平均値の方が短くなる。
【００３６】
絶縁性の部材４６は、例えば体積抵抗率が１０^１２Ωｍの絶縁性テープであり、これを帯電部材４２の帯電面４２ａに感光体２２の移動方向である矢示Ａ方向に間隔を置いて貼着している。このようにすることで、帯電部材４２はその絶縁性の部材４６が貼着されている部分では放電が生じない。
このように、テープ状の絶縁性の部材４６を帯電部材４２の帯電面４２ａに貼着するという簡単な構成であっても、第１の放電領域よりも実際に放電をさせる第２の放電領域を狭くして、第１の放電領域内の空隙長の平均値よりも第２の放電領域内の空隙長の平均値を短くすることができる。
したがって、この帯電部材４２を使用した帯電装置も、放電生成物の発生を抑えて像流れを防止することができる。
【００３７】
帯電装置の第３の実施形態（請求項３に対応する他の実施形態）
図１３は一部を切り欠いた絶縁性のフィルム材で帯電ローラの外周面を覆うようにした帯電装置の実施形態を示す斜視図である。
この実施の形態による帯電装置は、帯電ローラ５１の帯電面５１ａと感光体２２の表面となる被帯電面との間に図示のように円筒状に形成したフィルム状の絶縁性の部材５８を設けている。
【００３８】
その絶縁性の部材５８は、例えばポリイミドの体積抵抗率が１０^１４Ωｍのフィルム材を使用する。その絶縁性の部材５８には感光体２２の矢示Ａの移動方向に一定の所定幅Ｗで、軸方向に長く延びる切り欠き５９を一箇所形成し、その切り欠き５９以外の部分で帯電ローラ５１の外周面を覆っている。
また、帯電ローラ５１は、その表面の少なくとも感光体２２に対向する帯電面５１ａの部分は、体積抵抗率が１０^５Ωｍの導電性のシリコーンゴムで形成されている。
そして、帯電ローラ５１は矢示Ｃ方向に回転するが、絶縁性の部材５８は図１３に示したように切り欠き５９が常に感光体２２の表面に対向する位置（最近接位置）に固定されているので、帯電ローラ５１が絶縁性の部材５８に対して相対的に移動する。
【００３９】
この帯電装置は、このように構成されているので、絶縁性の部材５８に形成されている切り欠き５９の部分でのみ放電が生じる。すなわち、切り欠き５９を有する絶縁性の部材５８によって、感光体２２の被帯電面と帯電ローラ５１の帯電面５１ａとの間の空隙長と、その帯電ローラ５１に印加する印加電圧とによって決まる前述した第１の放電領域を狭めることにより、その第１の放電領域よりも狭い切り欠き５９の開口領域となる実際に放電をさせる第２の放電領域を形成している。それにより、上記第１の放電領域内の空隙長の平均値よりも第２の放電領域内の空隙長の平均値が短くなるようにしている。
したがって、その空隙長の平均値が短い部分のみで放電が行われるので、放電生成物の発生量を低減することができる。そのため実験の結果も、経時において良好な画像が得られた。
なお、絶縁性の部材５８で覆う帯電部材は、ローラ形状のものに限るものではない。
【００４０】
帯電装置の第４の実施形態（請求項４に対応）
図１４は絶縁性の部材を帯電部材の帯電面と被帯電面に共に接触させるようにした帯電装置の実施の形態を示す縦断面図、図１５は同じくその帯電装置の帯電ローラを感光体の一部と共に示す正面から見た概略構成図であり、図１３と対応する部分にし同一の符号を付してある。
この実施の形態による帯電装置は、帯電ローラ５１と感光体２２（簡略化して図示している）との間に所定の厚さの例えばポリイミドフィルムからなる絶縁性の部材５８′を設けると共に、その絶縁性の部材５８′を帯電ローラ５１の帯電面５１ａと感光体２２の表面となる被帯電面とに共に接触させている。
【００４１】
その絶縁性の部材５８′の一部には、図１５に示すように感光体２２の移動方向に一定の所定幅Ｗで、図１４に示したように軸方向（図で左右方向）に長く延びる切り欠き５９′（図１３の切り欠き５９と同一形状）を一箇所に形成し、その切り欠き５９′以外の部分で帯電ローラ５１の外周面を覆っている。
したがって、この帯電装置においても、切り欠き５９′が設けられている部分の領域のみが、実際に放電をさせる第２の放電領域となるので、空隙長が短い部分での放電となるため放電生成物の発生量を低減することができる。
【００４２】
この帯電装置では、帯電ローラ５１の帯電面５１ａと絶縁性の部材５８′は共に帯電時に静止状態にあるが、感光体２２は図１５で矢示Ｂ方向に移動する。そのため、絶縁性の部材５８′は感光体２２の表面となる被帯電面と摺擦する。
したがって、帯電ローラ５１の帯電面５１ａが感光体２２に摺擦された場合には、その帯電面５１ａでの放電状態が変化してしまうため経時において帯電の安定性が損なわれてしまうが、上述したように帯電に直接関係しない体積抵抗率の高い絶縁性の部材５８′の部分を感光体２２に摺擦させるので、帯電面５１ａの摺擦を防止することができるため、経時においても安定した帯電を得ることができる。
また、この帯電装置では、帯電ローラ５１の帯電面５１ａと感光体２２の被帯電面との間の空隙３の長さ（空隙長）は、絶縁性の部材５８′により機械的に決定されるので、その空隙長のバラツキを小さくすることができる。
この帯電装置を実際に画像形成装置に組み込んで画像出しを行ったところ、経時においても安定した画像が得られた。
【００４３】
帯電装置の第５の実施形態（請求項５に対応）
図１６は帯電部材の帯電面をクリーニングするクリーニング部材を設けた帯電装置の実施形態を示す概略図であり、図１０と対応する部分には同一の符号を付してある。
この実施の形態による帯電装置は、帯電ローラ３０の外周に複数形成された第２の物質３２のうち、感光体２２に最近接部で対向するものの表面となる帯電面３０ａをクリーニングする例えば矢示Ｅ方向に回転するクリーニングブラシであるクリーニング部材６１を設けている。
すなわち、この帯電装置のように、帯電ローラ３０の帯電面３０ａを感光体２２の表面となる被帯電面に対し非接触状態に配置している場合には、感光体２２の表面に画像の転写後にトナー等が残留したとしても、その残留トナーは帯電面３０ａには付着しないので、その帯電面３０ａの汚れが原因となって生じる異常帯電を防止することができる。
【００４４】
しかしながら、このような非接触タイプの帯電装置であっても、画像形成装置の本体内に浮遊するトナーや、帯電ローラ３０に印加する電圧と逆極性の物質等が帯電面３０ａに付着する可能性がある。そこで、この帯電装置では、上述したようにクリーニング部材６１を設けて、それにより帯電ローラ３０の帯電面３０ａをクリーニング可能にしている。
そして、図１６に示した構成の帯電装置の場合には、帯電ローラ３０の外周面の常に同じ位置（回転しないため）が帯電面３０ａとして感光体２２に対向しているので、その帯電面３０ａをクリーニングするときには、帯電面３０ａが感光体２２に対して対向する位置から退避させる必要がある。
そこで、この帯電装置では、帯電ローラ３０を図１６に実線図示位置から仮想線図示位置に揺動させて退避させる帯電ローラ移動機構６０を設けている。
【００４５】
その帯電ローラ移動機構６０は、例えばソレノイド６２を作動（オン）させることにより、通常は引っ張りスプリング６６の付勢力により矢示Ｇ方向に付勢されているレバー６３が支点軸６５を中心にして矢示Ｇと反対方向に揺動することにより、帯電ローラ３０を図１６に実線で示した位置から仮想線で示した位置に移動させるものである。
そのソレノイド６２は、装置外部の操作パネル等に設けたクリーニングボタン６４が押されることによりクリーニングモードが開始されると動作し、それにより帯電ローラ３０が図１６に実線図示位置から仮想線図示位置に退避し、その退避位置で帯電ローラ３０の帯電面３０ａに回転中のクリーニング部材６１が接触する。
【００４６】
それにより、帯電面３０ａが上述した浮遊トナー等により汚れていたとしても、その汚れをクリーニング部材６１により除去することができるので帯電不良が起きないようにすることができる。
なお、この実施の形態では、帯電ローラ３０の帯電面３０ａをクリーニングするときにその帯電ローラ３０を停止状態にして行う場合の例について示したが、そのクリーニング時に帯電ローラ３０を回転させる構成にしたときには、クリーニング部材は回転しない単なる不織布やスポンジ等のパッドでよい。
【００４７】
次に、図１６に示した帯電装置を装着した画像形成装置を使用して画像を出力し、クリーニング部材６１によるクリーニング効果について確認した実験結果について説明する。
実験では、画像に汚れが発生したときに、クリーニングボタン６４を押して帯電ローラ３０のクリーニングを行った後に、再度画像を出力して画像の汚れをチェックした。その結果、汚れが消去されて良好な画像が得られた。
このように、画像に汚れが発生したときにクリーニングボタン６４を押して帯電ローラ３０をクリーニングする場合には、画像に汚れが出てからの対応となるため良好な画像の維持という点では若干の問題がある。
そこで、次に１００枚プリントする毎にソレノイド６２を作動させて帯電ローラ３０をクリーニング部材６１によりクリーニングするようにした。この場合には、汚れた画像を出力せずに良好な画像を維持することができた。そして、ユーザはクリーニングボタン６４を押す必要がないので、画像の汚れを意識する必要がないという利点がある。
【００４８】
【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の帯電方法及び請求項６の画像形成装置によれば、帯電面と被帯電面との最近接部に対してその被帯電体の移動方向上流側位置の被帯電面と帯電面との間の空隙長Ｇ _１となる放電が開始される位置から、上記最近接部を通りその最近接部の被帯電体の移動方向下流側の空隙長Ｇ _２となる放電が終了する位置までの第１の放電領域に対し、実際に放電をさせる第２の放電領域を上記最近接部の空隙長Ｇ min を維持した状態でその最近接部の両側に亘って被帯電体の移動方向に狭く設定し、上記第１の放電領域内の上記空隙長の平均値よりも第２の放電領域内の空隙長の平均値が短くなるようにするので、ムラのない安定した帯電ができると共に、放電時に帯電部材の近傍で発生した荷電粒子が被帯電体に到達するまでに他の気体に衝突する確率が少なくなる分だけ、放電生成物の発生量を減少させることができる。
それにより、放電生成物の影響により発生する画像流れを防止することができる。
【００４９】
請求項２の帯電装置によれば、帯電部材の帯電面を第１の物質と、その第１の物質の体積抵抗率よりも小さな体積抵抗率の第２の物質とで構成し、その第２の物質で形成された領域のみを実際に放電させる第２の放電領域とし、第１の放電領域内の被帯電面と上記帯電面との間の空隙長の平均値よりも第２の放電領域内の前記空隙長の平均値が短くなるようにしたので、上記空隙長が短くなるごく限られた第２の放電領域内のみで放電が行われるため、放電生成物の発生量を抑えることができる。それにより、像流れを防止して良好な画像を得ることができる。
【００５０】
請求項３の帯電装置によれば、帯電部材の帯電面と被帯電面との間に絶縁性の部材を設け、その絶縁性の部材により第１の放電領域を狭めることによりその第１の放電領域よりも狭い領域の実際に放電をさせる第２の放電領域を形成し、第１の放電領域内の空隙長の平均値よりも第２の放電領域内の空隙長の平均値が短くなるようにしたので、絶縁性の部材を帯電面と被帯電面との間に設けるだけという簡単な構成でありながら、放電生成物の発生量を抑えることにより像流れを防止して良好な画像を得ることができる。
【００５１】
請求項４の帯電装置によれば、帯電部材の帯電面と被帯電面との間に設ける絶縁性の部材は帯電面と被帯電面に共に接触しているので、その絶縁性の部材の厚さにより帯電面と被帯電体面との間の空隙長を正確な量に容易に規制することができると共に、上記絶縁性の部材により第２の放電領域を規制することができる。それにより、放電生成物の発生量を抑えることができるため、像流れを防止して良好な画像を得ることができる。
請求項５の帯電装置によれば、帯電部材の帯電面をクリーニングするクリーニング部材を設けるので、そのクリーニング部材により帯電部材の帯電面の汚れを取り除くことができるので、経時における帯電の安定性が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による帯電方法を実施する帯電装置の帯電部材と被帯電体の最近接部付近を示す概略図である。
【図２】同じくその帯電装置で実際に放電をさせる第２の放電領域を説明するための概略図である。
【図３】帯電部材と被帯電体の対向面が互いに平行状態にある場合の第１の放電領域を説明するための概略図である。
【図４】同じくその帯電部材と被帯電体の対向面が互いに平行状態にある場合の第２の放電領域を説明するための概略図である。
【図５】帯電部材の帯電面と被帯電面との間の空隙長と放電生成物の発生との関係を確認するために使用した実験装置を示す概略図である。
【図６】同じくその実験装置に使用される帯電ローラを感光体ドラムの一部と共に示す斜視図である。
【図７】同じくその帯電ローラを放電部が感光体ドラムの表面に対向する位置にした状態を示す概略図である。
【図８】同じくその帯電ローラを放電部が感光体ドラムの表面に対向する位置から若干周方向にずれた位置にした状態を示す概略図である。
【図９】帯電ローラを図７及び図８の位置関係にして窒素酸化物の発生量を測定した実験結果を示す線図である。
【図１０】この発明による帯電装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図１１】同じくその帯電装置を搭載した画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図１２】この発明による帯電装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図１３】一部を切り欠いた絶縁性のフィルム材で帯電ローラの外周面を覆うようにした帯電装置の第３の実施形態を示す斜視図である。
【図１４】絶縁性の部材を帯電部材の帯電面と被帯電面に共に接触させるようにした帯電装置の第４の実施形態を示す縦断面図である。
【図１５】同じくその帯電装置の帯電ローラを感光体の一部と共に示す正面から見た概略構成図である。
【図１６】帯電部材の帯電面をクリーニングするクリーニング部材を設けた帯電装置の第５の実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１，１１，４２：帯電部材
１ａ，３０ａ，４２ａ，５１ａ：帯電面
２：被帯電体２ａ：被帯電面
３：空隙４：電源
１２：感光体ドラム（被帯電体）
２１，３０，５１：帯電ローラ（帯電部材）
２２：感光体（被帯電体）
４６，５８，５８′：絶縁性の部材
６１：クリーニング部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging method in which a voltage is applied to a charging member arranged in a non-contact manner and opposed to a movable surface to be charged of a body to be charged, and the surface to be charged is charged by discharging, and to perform the charging method. The present invention relates to an apparatus and an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a method of charging a charged surface of a charged body such as a photoconductor, there has been widely used a method of charging a charged surface by applying a high voltage to a charger called a corona charging method, thereby generating a corona discharge. I have been.
However, since this method applies a high voltage of 5 to 10 KV to the charging member, a large amount of discharge products such as ozone and nitrogen oxide (NOx) are generated during charging, which has an adverse effect on the environment. .
Therefore, a contact charging type charging device has been proposed that can reduce the amount of ozone generated to about 1/10 of the corona charging type. Many of the charging devices of the contact charging method are such that a charging member formed in a roller shape or the like is brought into contact with the surface of an object to be charged such as an image carrier, and the image carrier is charged by electric discharge. And widely used in medium-speed electrophotographic image forming apparatuses.
[0003]
However, even such a contact charging type charging device has some problems.
For example, since charging is performed in a state where the charging member is in contact with the surface of the image carrier, the charging surface of the charging member that is in contact with the image carrier is likely to become dirty, and the contamination may cause charging failure.
Further, when the charging member remains in contact with the surface of the image carrier for a long time in the stopped state, the charging member is a charging roller, and the portion that contacts the image carrier is formed of rubber. In some cases, a substance (for example, a plasticizer) contained in the rubber oozes out and stains the surface of the image carrier.
[0004]
Therefore, in a conventional charging device, for example, as described in Japanese Patent Publication No. 6-90568, a gap is formed between a fixed electrode plate as a charging member and a charge receptor (photoconductor). There is a non-contact proximity charging device.
In this charging device, the fixed electrode has a volume resistivity of 10⁶-10¹³The surface resistance is 10 at Ωcm.⁶By setting the gap width between the fixed electrode plate and the charge receptor to 500 μm or less, spark discharge does not occur in the gap between the fixed electrode plate and the charge receptor, and uniform charging can be achieved. I can do it.
Further, in the case of the contact charging type charging device, there is a problem that charging unevenness is likely to occur as compared with the charger type.
[0005]
Therefore, as described in, for example, JP-A-7-72704, JP-A-7-72705, and JP-A-7-72706, the charging device includes a movable charged object and the charged object. Has been proposed in which a blade is disposed in a space between the charging member and the member to be charged on the upstream side with respect to the moving direction of the member to be charged. .
In these charging devices, a DC voltage is applied to the charging member, and a DC voltage is applied to the blade or grounded. By doing so, the discharge to the charged body is regulated in a region where the charging member and the charged object are gradually approached by the blade, so that charging unevenness is eliminated and uniform charging can be performed.
[0006]
Furthermore, some conventional charging devices, for example as disclosed in JP-A-9-218560, apply an oscillating voltage to stabilize the discharge. Since the surface of the photoconductor is a problem, the charging member and the member to be charged are arranged facing each other to solve the problem, and the insulating discharge regulating member is connected to the charging surface and the surface to be charged of the charging member. The amount of shaving on the surface of the photoreceptor is reduced by inserting it in a part of the discharge area between the two.
Further, in this charging device, the charging surface and the surface to be charged of the charging member form a contact nip or closest portion, and the upstream side and the downstream side are considered as separate discharge regions around that portion, and the discharge is performed. A discharge regulating member is inserted in a part of the region. Specifically, when a DC-700V AC voltage Vpp (2 kVpp) is set, a region where the gap (gap) between the charged surface and the surface to be charged is 20 μm or less becomes a discharge region, and a discharge regulating member is part of the discharge region. By inserting the, the life of the charged body is extended.
[0007]
On the other hand, as a problem caused by charging, there is an image flow on the image carrier that is caused by a discharge product generated during charging adhering to the image carrier such as a photoconductor. This is because when a discharge product adheres to the image carrier, a hydrophilic substance layer is formed on the image carrier, and the electrostatic latent image formed on the image carrier is transferred to the surface of the image carrier. This is a phenomenon that blurs in the direction and tends to appear more conspicuously when a voltage in which alternating current is superimposed on direct current is applied than when the applied voltage to the charging member is direct current.
In order to make the image flow phenomenon less likely to occur, the image carrier may be charged by a method that does not depend on discharge, but such a charging device has not yet been put into practical use.
Further, in the case of the charging method that does not depend on the discharge, the charging member is brought into contact with the surface of the member to be charged, so that the dirt is easily transferred to the charging member as described above. In the case of the charging method not using discharge, a sufficient charging potential can be obtained unless the surface of the charging member and the surface of the object to be charged are kept clean compared to the case of the charging method using discharge. Therefore, the contamination of the surface of the charging member is a very important problem.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to solve the problem of contamination on the surface of the charging member and to obtain a stable image, a charging method in which the charging member is not contacted with the surface of the object to be charged is used. A method of applying a voltage in which an alternating current is superimposed on a direct current is considered to be the best. However, even in this case, there is a problem that the above-described image flow problem due to the discharge product cannot be solved.
[0009]
For the generation of the discharge product, it is important to control a portion having a large gap (gap) between the charged surface and the surface to be charged of the charging member, and the gap length of 20 μm in Japanese Patent Laid-Open No. 9-218560 described above. The following parts are not a problem. It is thought that the amount of discharge product generated depends on the probability that charged particles generated near the charging member collide with another gas before reaching the image carrier. ).
[0010]
In the charging device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-218560, the discharge regulating member is inserted into a region of 20 μm or less in the region where the charging member and the object to be charged are opposed to each other. The thickness of the regulating member needs to be 20 μm or less, and if so, vibration due to the oscillating electric field is generated, and abnormal noise is generated.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a charging method in which a stable image can be obtained and an image flow associated with a discharge product is less likely to occur, and a charging device and an image forming apparatus for performing the charging method. An object is to provide an apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention provides a surface to be charged to which a charged body can move.NonPlaced in contactA gap is formed between them, and a part of the surface facing the charged surface is a gap length G. min It has a charged surface with curvature to be the closest part ofIn the charging method of charging the charging target surface by discharging the charging member by applying a voltage in which alternating current is superimposed on direct current,
  Gap length G between the charged surface and the charged surface at a position upstream of the closest portion in the moving direction of the charged object ₁ The gap length G on the downstream side in the moving direction of the object to be charged passes through the closest part from the position where the discharge becomes ₂ The position where the discharge ends1st discharge area untilWhereasThe second discharge area that actually dischargesGap length G at the nearest part min In the moving direction of the object to be charged over both sides of the closest partNarrow settingAndThe average value of the gap length in the second discharge region is shorter than the average value of the gap length in the first discharge region.To chargeA charging method is provided.
[0012]
Further, a charging device for performing the above charging method, a charging target, a charging member having a dischargeable charging surface facing the charging target in a non-contact state, and an AC superimposed on the charging member. And a power supply for applying the voltage
The charging surface of the charging member is composed of a first substance and a second substance having a volume resistivity smaller than the volume resistivity of the first substance, and only a region formed by the second substance is formed. The second discharge region to be actually discharged, and the gap in the second discharge region is larger than the average value of the gap length between the charged surface and the charged surface in the first discharge region. There is also provided a charging device configured such that the average value of the length becomes shorter.
[0013]
Alternatively, a charging device that performs the above charging method, a charging target, a charging member having a dischargeable charging surface that faces the charging target in a non-contact state, and an AC superimposed on the charging member. And a power supply for applying the voltage
An insulating member is provided between the charged surface and the surface to be charged, and the first discharge region is narrowed by the insulating member, so that the discharge is actually made narrower than the first discharge region. There is also provided a charging device in which two discharge regions are formed and the average value of the gap lengths in the second discharge region is shorter than the average value of the gap lengths in the first discharge region. .
The insulating member is preferably disposed in contact with both the charged surface and the charged surface.
In any of the above charging devices, a cleaning member for cleaning the charging surface of the charging member may be provided.
Further, an image forming apparatus may be configured by providing any of the above charging devices.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the vicinity of the closest part of a charging member and a member to be charged of a charging device for carrying out the charging method according to the present invention, and FIG. 2 also illustrates a second discharge region where the charging device actually discharges. It is the schematic for doing.
In order to carry out the charging method according to this embodiment, as shown in FIG. 1, a charging member 1 and a member to be charged 2 are arranged so as to face each other in a non-contact manner as shown in the figure, and a gap 3 is formed therebetween. The charging member 1 is, for example, a charging roller or a charging blade, and has a charging surface 1 a having a curvature with respect to the surface to be charged 2 a of the body to be charged 2.
[0015]
The member to be charged 2 is obtained by forming a dielectric layer on a grounded electrode. For example, the member 2 is a photosensitive member used in an electrophotographic image forming apparatus. The charged body 2 is shown in a planar shape in FIG. 1, but may have a curvature. And this to-be-charged body 2 moves at a constant speed V in the direction of arrow A.
In FIG. 1, reference numeral 4 denotes a power source, which applies a DC voltage of Vdc superimposed on an AC of amplitude Vpp and frequency f between the charging member 1 and the member 2 to be charged.
Here, it is assumed that the charging member 1 has a sufficiently low resistance value, and the voltage applied by the power source 4 is applied to the gap 3 as it is.
[0016]
In FIG. 1, the point p indicates a point on the member 2 to be charged, and the potential difference Vpp / 2 + Vdc of the gap 3 and the gap length G₁Discharge voltage VG determined by Paschen curve₁And Vpp / 2 + Vdc> VG₁Discharge starts at the point.
The point p moves in the direction of arrow A, and the gap 3 spreads through the portion of the gap length Gmin at the closest portion of the gap 3 formed between the charging member 1 and the member 2 to be charged. Move to the right in FIG. And, the position where the discharge ends is the gap length G, similar to the start position of the discharge.₂Discharge voltage VG determined by Paschen curve₂The process ends when the potential difference of the gap 3 becomes smaller.
When an AC voltage is superimposed on a DC voltage and applied between the charging member 1 and the member 2 to be charged, the discharge and the reverse discharge are periodically repeated. Therefore, the discharge is shown by hatching in FIG. Occurs in a certain range. Therefore, the hatched range is called a first discharge region.
[0017]
Here, when the moving speed of the member to be charged 2 is V, the frequency of the AC voltage is f, and the discharge region width is L, the number of discharges n is represented by n = (L / V) f.
Therefore, if the frequency f is decreased, the number of discharges is decreased, and thereby the amount of discharge products generated is decreased. However, the stability of charging when an AC voltage is applied is realized by repeating the discharge in the forward direction and the reverse direction by the AC voltage. Results in a loss of charging stability, and the effect of applying an alternating voltage is not sufficiently exhibited.
Therefore, attention was focused on regulating the discharge distance (gap length) as another method of reducing the generation amount of the discharge product. That is, if the length of the gap 3 is long, it can be assumed that the probability that the charged particles generated in the vicinity of the charging member 1 at the time of discharge will collide with another gas before reaching the charged body 2 increases. If the discharge at the portion where 3 is long is prevented, it is estimated that the generation amount of the discharge product can be reduced.
[0018]
An experiment was conducted to confirm whether or not this guess was correct, and a result supporting the guess was obtained. According to the experimental results, in order to reduce the total amount of discharge products during discharge, it is preferable to discharge in the portion of the gap 3 that is as short as possible, and discharge is possible with hatching shown in FIG. It is effective to narrow the second discharge region to be actually discharged as shown by hatching in FIG.
That is, the long gap length G of the discharge gap on both sides of the first discharge region in FIG.₁, G₂By hiding each of these portions, the average discharge gap length is shortened by discharging in the second discharge region where only the gap (discharge gap length) 3 becomes shorter as shown in FIG.
[0019]
Then, the charging member 1 and the member to be charged 2 are housed and closed in the container while the state is maintained, and charging is performed, whereby the concentration of nitrogen oxide (NOx) as a discharge product increases. By examining the above, the amount of discharge products generated was determined.
In the experiment, the first discharge area is reduced to half that of the discharge area width of the first discharge area (the discharge area width in the moving direction of the member to be charged 2) shown in FIG. Long gap length G of the discharge gap on both sides of the discharge region₁, G₂2 are concealed as shown in FIG. 2 (illustration of the concealing member is omitted) to form a second discharge region with a narrow discharge region width, and the charging member 1 and the object to be charged 2 are placed in a container. After being housed and closed, charging was performed, and the amount of nitrogen oxide generated was confirmed.
As a result of the experiment, the amount of nitrogen oxide generated in the case shown in FIG. 2 was reduced to about ３ compared to that shown in FIG.
[0020]
Thus, it is effective to reduce the width of the discharge region so that the average gap length, which is the average value of the gaps 3 between the charging member 1 and the member 2 to be charged, is reduced.
That is, as shown in FIG. 3, the length of the gap 3 over the entire area of the first discharge region indicated by hatching is such that the opposing surfaces of the charging member 11 and the member to be charged 2 are parallel to each other. Are all equal. Then, by hiding both ends of the discharge region so that the width in the moving direction of the member to be charged 2 in the discharge region is halved (illustration of the member to be hidden is omitted), FIG. A second discharge area indicated by is set.
In this case, the discharge region width shown in FIG. 4 is narrower than that shown in FIG. 3, but the average discharge gap length of the gap 3 is not changed.
When these were housed in a container and closed, charging was performed to confirm the amount of nitrogen oxide generated, the amount of nitrogen oxide generated in FIG. 4 was higher than that shown in FIG. It decreased to about 1/2.
[0021]
In this way, the charging member 1 in which the dischargeable charging surface 1a is disposed in a non-contact state with respect to the charged surface 2a movable in the direction of arrow A of the charged member 2 shown in FIG. In the charging method of charging the charged surface 2a by applying a voltage with superimposed alternating current by the power source 4, the gap length of the gap 3 between the charged surface 2a and the charged surface 1a and the charging member 1 are charged. The second discharge region shown by hatching in FIG. 2 that actually discharges is set narrower than the first discharge region shown by hatching in the same figure determined by the applied voltage to be applied, and the If the charging method is set so that the average value of the gap length in the second discharge area width is shorter than the average value of the gap length in the first discharge area width, the frequency of the AC voltage is reduced. Without the generation of discharge products. It is possible to reduce the amount. Therefore, stable charging can be performed.
That is, since the discharge distance (gap length) is shortened, there is a probability that the charged particles generated in the vicinity of the charging member 1 at the time of discharge collide with another gas before reaching the charged body 2 by the shortened distance. Therefore, it is possible to reduce the generation amount of discharge products that are supposed to be generated by the collision.
[0022]
Next, the contents of the experiment conducted to confirm that the generation of discharge products can be suppressed if the discharge is not performed in the part where the gap between the charging surface and the surface to be charged is long. And the result will be described.
FIG. 5 is a schematic view of the apparatus used in the experiment.
In the experimental apparatus, the photosensitive drum 12 is rotatably provided in the direction indicated by arrow B at a moving speed of 200 mm / sec, and a charging roller 21 as a charging member is provided in the vicinity of the photosensitive drum 12 so that the surface of the photosensitive drum 12 is provided. It is arranged in a stationary state so that the gap length Gmin at the closest part to is 80 μm.
As shown in FIG. 6, the charging roller 21 is formed by forming a rubber layer 21b having a thickness of 2 mm on a stainless steel core 21a having a diameter of 8 mm.⁵Ωm.
[0023]
On the outer periphery of the rubber layer 21b of the charging roller 21, for example, a high resistance material 16 such as Teflon tape is pasted to such a length that the discharge portion 17 where the rubber layer 21b is exposed is formed in a part of the circumferential direction. . The circumferential width W of the discharge portion 17 is about 1 mm, and the discharge portion 17 having a width of 1 mm is formed in a slit shape that is long in the axial direction.
A voltage obtained by superimposing alternating current on direct current is applied to the charging roller 21 from the power source 4. The AC voltage has an AC amplitude of 2.5 kvpp, a frequency of 3 kHz, and a DC voltage of −800V. Further, the photosensitive drum 12 is grounded as shown in FIG.
[0024]
In the experiment, the portions of the photosensitive drum 12 and the charging roller 21 of the above-described experimental apparatus are placed in a box 15, and a constant flow rate of air is passed through the box 15. A voltage in which was superimposed was applied, and the concentration of the discharge product (nitrogen oxide) generated at that time was measured. Since the amount of discharge product generated at this time and the flow rate of air flowing in the box 15 are both constant, the concentration of the discharge product is saturated at a certain value. Therefore, the saturation value is measured.
In the experiment, the charging roller 21 is in a stationary state. At this time, the discharge portion 17 where the rubber layer 21b is exposed faces the surface of the photosensitive drum 12, as shown in FIG. By slightly deviating from the position closest to the body drum 12 and the position facing the surface of the photosensitive drum 12 as shown in FIG. Experiments were conducted at two positions, where the gap 3 between the body drum 12 and the surface to be charged becomes longer.
[0025]
The experimental results are shown graphically in FIG. The line indicated by a in the figure shows the result of measuring the concentration of nitrogen oxide (NOx) with the charging roller 21 at the position shown in FIG. 7, and the line indicated by b in the figure indicates the charging roller 21. FIG. 9 shows the results of measuring the concentration of nitrogen oxide (NOx) at the position where the gap 3 shown in FIG. 8 becomes long.
According to this experimental result, the saturation concentration of nitrogen oxides when the charging roller 21 is in the position shown in FIG. 7 is about 0.27 ppm, and the saturation of nitrogen oxides when the charging roller 21 is in the position shown in FIG. The concentration was about 0.39 ppm. From this experimental result, it can be seen that the concentration of the generated nitrogen oxide (discharge product) can be effectively suppressed if the discharge is not performed in the portion where the gap 3 is long.
[0026]
First embodiment of charging device (corresponding to claim 2)
Next, a first embodiment of the charging device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The charging device according to this embodiment is a charging device that implements the charging method described with reference to FIGS. 1 to 9, and is a photosensitive member that is a member to be charged. 22), a charging roller 30 which is a charging member having a charging surface which is an outer peripheral surface of the roller facing the photosensitive member 22, and a power source 4 for applying a voltage to the charging roller 30. ing.
[0027]
The charging surface of the charging roller 30 is composed of a first substance 31 and a second substance 32 having a volume resistivity smaller than the volume resistivity of the first substance 31. In the formed area, only the second substance 32 facing the photoconductor 22 is actually discharged as a second discharge area, and the charged surface of the photoconductor 22 in the first discharge area and the charging roller 30 are charged. Average value Gav of the length (gap length) of the void 3 between the surface (the outer peripheral surface of the first substance 31)₁The average value Gav of the gap length in the second discharge region than₂To be shorter.
With this configuration, the second discharge region that is actually discharged can be selectively set. That is, the position of the second discharge region is determined by determining the position (position in the circumferential direction of the roller) where the second material 32 having a low volume resistivity is provided.
[0028]
More specifically, the charging roller 30 is formed in a roller shape having a diameter of 14 mm with a first material 31 in which an ion conductive material is contained in ABS resin, and a depth of about 1 mm is formed on the roller surface. Grooves having a circumferential width of about 2 mm are formed in a plurality of axial directions at intervals along the circumferential direction, and a larger amount of carbon is dispersed so as to fill the grooves than the first substance 31. A second substance 32, which is an ABS resin having a low volume resistivity, is embedded integrally.
When there is one second substance 32 as shown in FIG. 10 at the closest part closest to the photosensitive member 22, no discharge occurs in the second substances 32, 32 on both sides adjacent to the second substance 32. It is necessary to set an interval between each adjacent second substance 32. Therefore, in this embodiment, the plurality of second substances 32 are formed at intervals of about 3.5 mm in the circumferential direction.
[0029]
In this charging device, the gap length (gap) between the surface of the charging roller 30 closest to the photosensitive member 22 and the surface of the photosensitive member 22 is set to 50 μm.
The first substance 31 forming the roller portion of the charging roller 30 can be formed of a rubber material. However, if a resin roller is used as in this embodiment, fine processing is facilitated. .
In this charging device, at the time of charging, charging is started in a state where the portion of the second substance 32 having a low volume resistivity is positioned at the closest portion closest to the photosensitive member 22 as shown in FIG. Therefore, the portion of the second substance 32 having a low volume resistivity is positioned at the portion where the gap length with the surface of the photoconductor 22 is the smallest at the time of charging, so that only the portion of the second substance 32 is present. Discharge is performed, and no discharge occurs in the portions of the first substances 31 and 31 located on both sides where the gap length is longer than that.
Therefore, since the discharge is performed only in the portion where the gap length is short, the generation amount of the discharge product generated during the discharge can be suppressed.
[0030]
The charging device was actually mounted on an image forming apparatus, an image was output, and an output image was evaluated.
As shown in FIG. 11, only the main part of the image forming apparatus used is simplified, the photosensitive member 22 is charged to a predetermined potential by the charging roller 30 of the charging device, and the charged photosensitive member 22 is charged. Exposure is performed by the exposure device 24, and a potential pattern is formed on the photoreceptor 22 by utilizing the attenuation of the potential of the exposed portion.
Further, a charged colored powder called toner is electrostatically attached to the potential pattern by the developing device 25, the toner is transferred onto the paper by the transfer roller 27 of the transfer device, and the toner is melted by the fixing device 28. Then, the image is fixed on the paper P fed from the paper feeding unit 29 to obtain an image.
If a large amount of discharge product adheres to the photosensitive member 22 in the charging step, the electric resistance on the photosensitive member 22 is lowered, and thus a phenomenon of a charge pattern called image flow occurs.
[0031]
Therefore, in an experiment using this actual machine, in order to check the image flow, 50,000 images were created under conditions that make image flow easy to occur.
At that time, a charging device using the charging roller 30 shown in FIG. 10 and a material of the same material as the second material 32 shown in FIG. An experiment was conducted using a charging device using a charging roller integrally formed to 14 mm.
As a result of the experiment, image flow did not occur in the charging device using the former charging roller 30. However, in the case of using a charging roller made of the same material as the second material 32 over the entire circumference of the stainless steel shaft, image flow occurred and the image was blurred. .
[0032]
This experimental result also shows that if only a very limited range near the nearest position where the gap length is the shortest is used as the discharge region, the discharge is performed only in the portion where the gap length is short. Since the generation amount can be suppressed, it can be seen that a good image can be obtained by preventing image flow.
By the way, when a cleaning member made of sponge, nonwoven fabric, or the like was brought into contact with the outer peripheral surface of the charging roller 30, a good cleaning result was obtained. In other words, even if there are parts of different materials on the outer peripheral part of the charging roller, it is easy to clean even if they are cleaned by rubbing with a cleaning member, etc., if there is no step between the different materials. Can be cleaned.
[0033]
In the embodiment described with reference to FIG. 10, an example in which both the first substance 31 and the second substance 32 are made of resin is shown. The conductive rubber may be integrally formed, and the distribution of the conductive agent may be biased to the portions of the conductive rubber where the second substances 32 of the charging roller 30 shown in FIG.
At that time, usable rubber materials include silicone rubber, urethane rubber, hydrin rubber, EPDM and the like. Examples of the conductive agent include ion conductive substances, carbon black, metal oxides, and the like. These conductive agents are preferably ionic conductive in terms of resistance uniformity, and a carbon black dispersion system is advantageous in terms of stability when humidity changes.
Note that the above-described charging member is not limited to the charging roller, and may be configured in a plate shape.
[0034]
Second embodiment of charging device (corresponding to claim 3)
Next, a second embodiment of the charging device according to the present invention will be described with reference to FIG.
The charging device according to this embodiment is a charging device that implements the charging method described with reference to FIGS. 1 to 9, and is a charged body that is a photosensitive member that moves in the direction of arrow A (for simplicity, it is simplified by a straight line). 2 may be in the form of a drum), a charging member 42 which is a charging member having a charging surface 42a opposite to the member 2 to be charged, and a power source 4 for applying a voltage to the charging member 42 And.
[0035]
An insulating member 46 is provided between the charging surface 42 a of the charging member 42 and the charged surface (surface) of the photosensitive member 22, and the charged surface (front surface) of the photosensitive member 22 is formed by the insulating member 46. And the charging surface 42a of the charging member 42 is actually discharged more than the first discharge region described above, which is determined by the length of the gap 3 (gap length) and the voltage applied by the power source 4 to the charging member 42. The second discharge area (area shown by hatching in FIG. 12) is set to be narrow.
Thereby, the average value of the air gap length in the second discharge region is shorter than the average value of the air gap length in the first discharge region.
[0036]
The insulating member 46 has a volume resistivity of 10 for example.¹²An insulating tape of Ωm is attached to the charging surface 42 a of the charging member 42 with an interval in the direction of arrow A, which is the moving direction of the photosensitive member 22. By doing so, the charging member 42 does not discharge at the portion where the insulating member 46 is adhered.
As described above, even if the tape-like insulating member 46 is simply attached to the charging surface 42a of the charging member 42, the second discharge region that actually discharges more than the first discharge region. And the average value of the gap length in the second discharge region can be made shorter than the average value of the gap length in the first discharge region.
Therefore, the charging device using the charging member 42 can also prevent the image flow by suppressing the generation of discharge products.
[0037]
3rd Embodiment of charging device (other embodiment corresponding to Claim 3)
FIG. 13 is a perspective view showing an embodiment of the charging device in which the outer peripheral surface of the charging roller is covered with an insulating film material with a part cut away.
In the charging device according to this embodiment, a film-like insulating member 58 formed in a cylindrical shape as shown in the figure is provided between the charging surface 51 a of the charging roller 51 and the surface to be charged which is the surface of the photosensitive member 22. ing.
[0038]
The insulating member 58 has, for example, a volume resistivity of polyimide of 10¹⁴Use Ωm film material. The insulating member 58 is formed with a notch 59 having a predetermined width W in the moving direction of the arrow A of the photoconductor 22 and extending in the axial direction at one location, and the charging roller is formed at a portion other than the notch 59. The outer peripheral surface of 51 is covered.
Further, the charging roller 51 has a volume resistivity of 10 at least on the surface of the charging surface 51a facing the photoreceptor 22 on the surface thereof.⁵It is made of conductive silicone rubber of Ωm.
The charging roller 51 rotates in the direction indicated by the arrow C, but the insulating member 58 is fixed at a position where the notch 59 always faces the surface of the photosensitive member 22 (the closest position) as shown in FIG. Therefore, the charging roller 51 moves relative to the insulating member 58.
[0039]
Since the charging device is configured as described above, a discharge is generated only in the portion of the notch 59 formed in the insulating member 58. In other words, the insulating member 58 having the notch 59 determines the gap length between the charged surface of the photoreceptor 22 and the charging surface 51a of the charging roller 51 and the applied voltage applied to the charging roller 51. By narrowing the first discharge region, a second discharge region for actually discharging, which becomes an opening region of the notch 59 narrower than the first discharge region, is formed. Thereby, the average value of the gap length in the second discharge region is made shorter than the average value of the gap length in the first discharge region.
Therefore, since the discharge is performed only in the portion where the average value of the gap length is short, the generation amount of the discharge product can be reduced. Therefore, as a result of the experiment, good images were obtained over time.
The charging member covered with the insulating member 58 is not limited to a roller shape.
[0040]
Fourth embodiment of charging device (corresponding to claim 4)
FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a charging device in which an insulating member is brought into contact with the charging surface and the surface to be charged of the charging member, and FIG. 15 similarly shows the charging roller of the charging device of the photosensitive member. It is the schematic block diagram seen from the front shown with a part, and attaches | subjects the same code | symbol to the part corresponding to FIG.
In the charging device according to this embodiment, an insulating member 58 ′ made of, for example, a polyimide film having a predetermined thickness is provided between the charging roller 51 and the photosensitive member 22 (shown in a simplified manner). The insulating member 58 ′ is brought into contact with the charging surface 51 a of the charging roller 51 and the surface to be charged which is the surface of the photosensitive member 22.
[0041]
A part of the insulating member 58 'has a predetermined width W in the moving direction of the photosensitive member 22 as shown in FIG. 15, and is long in the axial direction (left and right in the figure) as shown in FIG. An extending cutout 59 ′ (the same shape as the cutout 59 in FIG. 13) is formed at one location, and the outer peripheral surface of the charging roller 51 is covered with a portion other than the cutout 59 ′.
Therefore, also in this charging device, only the portion where the notch 59 'is provided becomes the second discharge region where the discharge is actually performed, and therefore, the discharge is generated because the discharge occurs in the portion where the gap length is short. The amount of product generated can be reduced.
[0042]
In this charging device, the charging surface 51a of the charging roller 51 and the insulating member 58 'are both stationary when charged, but the photosensitive member 22 moves in the direction indicated by the arrow B in FIG. Therefore, the insulating member 58 ′ rubs against the surface to be charged that is the surface of the photoreceptor 22.
Accordingly, when the charging surface 51a of the charging roller 51 is rubbed against the photosensitive member 22, the discharge state on the charging surface 51a changes, and thus the charging stability is impaired over time. As described above, since the portion of the insulating member 58 ′ having a high volume resistivity that is not directly related to charging is rubbed against the photosensitive member 22, the charging surface 51 a can be prevented from being rubbed, and thus stable over time. Charge can be obtained.
In this charging device, the length (gap length) of the gap 3 between the charging surface 51a of the charging roller 51 and the surface to be charged of the photosensitive member 22 is mechanically determined by the insulating member 58 '. Therefore, the variation in the gap length can be reduced.
When this charging device was actually incorporated into an image forming apparatus and images were taken out, stable images were obtained over time.
[0043]
Fifth embodiment of charging device (corresponding to claim 5)
FIG. 16 is a schematic view showing an embodiment of a charging device provided with a cleaning member for cleaning the charging surface of the charging member. Parts corresponding to those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals.
The charging device according to this embodiment cleans the charging surface 30a that is the surface of the second substance 32 formed on the outer periphery of the charging roller 30 that is closest to the photosensitive member 22 at the closest portion. A cleaning member 61 that is a cleaning brush that rotates in the E direction is provided.
That is, when the charging surface 30a of the charging roller 30 is arranged in a non-contact state with respect to the surface to be charged, which is the surface of the photosensitive member 22, as in this charging device, the image is transferred to the surface of the photosensitive member 22. Even if toner or the like remains later, the residual toner does not adhere to the charging surface 30a, so that abnormal charging caused by contamination of the charging surface 30a can be prevented.
[0044]
However, even in such a non-contact type charging device, there is a possibility that toner floating in the main body of the image forming apparatus or a substance having a polarity opposite to the voltage applied to the charging roller 30 may adhere to the charging surface 30a. There is. Therefore, in this charging device, as described above, the cleaning member 61 is provided, so that the charging surface 30a of the charging roller 30 can be cleaned.
In the case of the charging device having the configuration shown in FIG. 16, the same position (because it does not rotate) of the outer peripheral surface of the charging roller 30 faces the photosensitive member 22 as the charging surface 30a. When cleaning the toner, it is necessary to retreat from a position where the charging surface 30 a faces the photosensitive member 22.
In view of this, the charging device is provided with a charging roller moving mechanism 60 that swings the charging roller 30 from the solid line illustrated position to the virtual line illustrated position in FIG.
[0045]
In the charging roller moving mechanism 60, for example, by operating (turning on) the solenoid 62, the lever 63 that is normally urged in the direction indicated by the arrow G by the urging force of the tension spring 66 is centered around the fulcrum shaft 65. By swinging in the direction opposite to the direction G, the charging roller 30 is moved from the position indicated by the solid line in FIG. 16 to the position indicated by the phantom line.
The solenoid 62 operates when a cleaning mode is started by pressing a cleaning button 64 provided on an operation panel or the like outside the apparatus, whereby the charging roller 30 is moved from the solid line illustrated position to the virtual line illustrated position in FIG. The rotating cleaning member 61 comes into contact with the charging surface 30a of the charging roller 30 at the retracted position.
[0046]
As a result, even if the charging surface 30a is contaminated by the above-described floating toner or the like, the contamination can be removed by the cleaning member 61, so that charging failure does not occur.
In this embodiment, the charging roller 30 is stopped when the charging surface 30a of the charging roller 30 is cleaned. However, the charging roller 30 is configured to rotate during the cleaning. In some cases, the cleaning member may be a simple non-woven fabric or sponge pad.
[0047]
Next, a description will be given of experimental results in which an image is output using the image forming apparatus equipped with the charging device shown in FIG. 16 and the cleaning effect by the cleaning member 61 is confirmed.
In the experiment, when the image was contaminated, the cleaning button 64 was pressed to clean the charging roller 30, and then the image was output again to check the image for contamination. As a result, the stain was erased and a good image was obtained.
As described above, when the charging roller 30 is cleaned by pressing the cleaning button 64 when the image is smudged, it becomes a countermeasure after the image smudges. There is.
Therefore, every time 100 sheets are printed, the solenoid 62 is operated to clean the charging roller 30 by the cleaning member 61. In this case, a good image could be maintained without outputting a dirty image. Since the user does not need to press the cleaning button 64, there is an advantage that there is no need to be aware of image smearing.
[0048]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
  According to the charging method of claim 1 and the image forming apparatus of claim 6,Gap length G between the charged surface and the charged surface at the upstream side in the moving direction of the charged body with respect to the closest portion between the charged surface and the charged surface ₁ The gap length G on the downstream side in the moving direction of the object to be charged passes through the closest part from the position where the discharge becomes ₂ The position where the discharge ends1st discharge area untilWhereasThe second discharge area that actually dischargesGap length G at the nearest part min In the moving direction of the object to be charged over both sides of the closest partNarrow settingAndSince the average value of the gap length in the second discharge region is shorter than the average value of the gap length in the first discharge region, stable charging without unevenness can be achieved, and the charging member can be used during discharge. The generation amount of the discharge product can be reduced by the amount that the probability that the charged particles generated in the vicinity of the gas collide with another gas before reaching the object to be charged is reduced.
  As a result, it is possible to prevent image flow caused by the influence of discharge products.
[0049]
According to the charging device of the second aspect, the charging surface of the charging member is constituted by the first substance and the second substance having a volume resistivity smaller than the volume resistivity of the first substance, and the second Only the region formed of the material is used as the second discharge region for actually discharging, and the second discharge region is larger than the average value of the gap length between the charged surface in the first discharge region and the charged surface. Since the average value of the gap length is shortened, the discharge is performed only in the second discharge region where the gap length is shortened, so that the generation amount of the discharge product can be suppressed. it can. Thereby, a good image can be obtained by preventing image flow.
[0050]
According to the charging device of the third aspect, an insulating member is provided between the charging surface and the surface to be charged of the charging member, and the first discharge region is narrowed by the insulating member, whereby the first discharge. A second discharge region that actually discharges in a region narrower than the region is formed, so that the average value of the gap length in the second discharge region is shorter than the average value of the gap length in the first discharge region. As a result, it is possible to obtain a good image by preventing the image flow by suppressing the generation amount of the discharge product while having a simple configuration in which an insulating member is simply provided between the charged surface and the surface to be charged. be able to.
[0051]
According to the charging device of claim 4, since the insulating member provided between the charging surface of the charging member and the surface to be charged is in contact with both the charging surface and the surface to be charged, the thickness of the insulating member is Accordingly, the gap length between the charged surface and the surface of the member to be charged can be easily regulated to an accurate amount, and the second discharge region can be regulated by the insulating member. Thereby, since the generation amount of the discharge product can be suppressed, image flow can be prevented and a good image can be obtained.
According to the charging device of the fifth aspect, since the cleaning member for cleaning the charging surface of the charging member is provided, dirt on the charging surface of the charging member can be removed by the cleaning member, so that the charging stability over time can be achieved. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing the vicinity of a closest portion of a charging member and a member to be charged of a charging device for carrying out a charging method according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a second discharge region in which discharge is actually performed by the charging device.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a first discharge region in a case where opposed surfaces of a charging member and an object to be charged are parallel to each other.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a second discharge region when the charging member and the surface to be charged are in parallel with each other.
FIG. 5 is a schematic view showing an experimental apparatus used for confirming a relationship between a gap length between a charged surface and a charged surface of a charging member and generation of a discharge product.
FIG. 6 is a perspective view showing a charging roller used in the experimental apparatus together with a part of the photosensitive drum.
FIG. 7 is a schematic view showing a state in which the charging roller is located at a position where the discharge portion faces the surface of the photosensitive drum.
FIG. 8 is a schematic view showing a state where the charging roller is in a position slightly deviated in the circumferential direction from the position where the discharge portion faces the surface of the photosensitive drum.
9 is a diagram showing experimental results obtained by measuring the amount of nitrogen oxide generated with the charging roller in the positional relationship of FIGS. 7 and 8. FIG.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a charging device according to the present invention.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing an example of an image forming apparatus equipped with the charging device.
FIG. 12 is a schematic block diagram showing a second embodiment of the charging device according to the present invention.
FIG. 13 is a perspective view showing a third embodiment of a charging device in which an outer peripheral surface of a charging roller is covered with an insulating film material with a part cut away.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of a charging device in which an insulating member is brought into contact with the charging surface and the surface to be charged of the charging member.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of the charging roller of the charging device as seen from the front side together with a part of the photosensitive member.
FIG. 16 is a schematic view showing a fifth embodiment of a charging device provided with a cleaning member for cleaning the charging surface of the charging member.
[Explanation of symbols]
1, 11, 42: Charging member
1a, 30a, 42a, 51a: charged surface
2: Charged body 2a: Charged surface
3: Air gap 4: Power supply
12: Photosensitive drum (charged body)
21, 30, 51: Charging roller (charging member)
22: Photoconductor (charged body)
46, 58, 58 ': Insulating member
61: Cleaning member

Claims

被帯電体の移動可能な被帯電面に対して非接触状態に配置されることによりその間に空隙が形成され、前記被帯電面に対して対向面の一部が空隙長Ｇ min の最近接部となるように曲率を持った帯電面を有する帯電部材に、直流に交流を重畳した電圧を印加することにより放電を行って前記被帯電面を帯電する帯電方法において、
前記最近接部に対して前記被帯電体の移動方向上流側位置の前記被帯電面と前記帯電面との間の空隙長Ｇ _１となる放電が開始される位置から、前記最近接部を通り該最近接部の前記被帯電体の移動方向下流側の空隙長Ｇ _２となる放電が終了する位置までの第１の放電領域に対し、実際に放電をさせる第２の放電領域を前記最近接部の空隙長Ｇ min を維持した状態で該最近接部の両側に亘って前記被帯電体の移動方向に狭く設定し、前記第１の放電領域内の前記空隙長の平均値よりも前記第２の放電領域内の前記空隙長の平均値が短くなるようにして帯電を行うことを特徴とする帯電方法。 Gap therebetween by Rukoto disposed in a non-contact state with respect to the charged surface movable in the member to be charged is formed, the closest position partially gap length G min of the opposing surfaces against the charged surface In the charging method of charging the surface to be charged by performing discharge by applying a voltage in which alternating current is superimposed on direct current to a charging member having a charging surface with a curvature so that
From the position where the air gap length G ₁ and comprising a discharge between the target charging surface and the charged surface of the moving direction upstream position of the member to be charged against the closest portion is initiated, through the closest portion A _second discharge region for actually discharging the first discharge region up to a position at which the discharge having the gap length G2 on the downstream side in the moving direction of the charged body at the closest portion ends is set as the closest discharge region. parts over both sides of the outermost proximity portions while maintaining the gap length G min of set narrow in the moving direction of the member to be charged, the first than the average value of the gap length of said first discharge region 2. A charging method, wherein charging is performed such that an average value of the gap lengths in the discharge region is shortened.

請求項１記載の帯電方法を実施する帯電装置であって、被帯電体と、その被帯電体に非接触状態で対向する放電可能な帯電面を持つ帯電部材と、該帯電部材に直流に交流を重畳した電圧を印加する電源とを備え、
前記帯電部材の帯電面を第１の物質と、その第１の物質の体積抵抗率よりも小さな体積抵抗率の第２の物質とで構成し、該第２の物質で形成された領域のみを実際に放電させる前記第２の放電領域とし、前記第１の放電領域内の前記被帯電面と前記帯電面との間の前記空隙長の平均値よりも前記第２の放電領域内の前記空隙長の平均値が短くなるようにしたことを特徴とする帯電装置。A charging device for carrying out the charging method according to claim 1, comprising: a charged member; a charging member having a dischargeable charging surface facing the charged member in a non-contact state; and a direct current to the charging member. And a power supply for applying a voltage superimposed with
The charging surface of the charging member is composed of a first substance and a second substance having a volume resistivity smaller than the volume resistivity of the first substance, and only a region formed by the second substance is formed. The second discharge region to be actually discharged, and the gap in the second discharge region is larger than the average value of the gap length between the charged surface and the charged surface in the first discharge region. A charging device characterized in that an average length is shortened.

請求項１記載の帯電方法を実施する帯電装置であって、被帯電体と、その被帯電体に非接触状態で対向する放電可能な帯電面を持つ帯電部材と、該帯電部材に直流に交流を重畳した電圧を印加する電源とを備え、
前記帯電面と前記被帯電面との間に絶縁性の部材を設け、その絶縁性の部材により前記第１の放電領域を狭めることにより該第１の放電領域よりも狭い実際に放電をさせる第２の放電領域を形成し、前記第１の放電領域内の前記空隙長の平均値よりも前記第２の放電領域内の前記空隙長の平均値が短くなるようにしたことを特徴とする帯電装置。A charging device for carrying out the charging method according to claim 1, comprising: a charged member; a charging member having a dischargeable charging surface facing the charged member in a non-contact state; and a direct current to the charging member. And a power supply for applying a voltage superimposed with
An insulating member is provided between the charged surface and the surface to be charged, and the first discharge region is narrowed by the insulating member, so that the discharge is actually made narrower than the first discharge region. 2, the discharge area is formed, and the average value of the gap length in the second discharge area is shorter than the average value of the gap length in the first discharge area. apparatus.

請求項３記載の帯電装置において、前記絶縁性の部材は前記帯電面と前記被帯電面に共に接触していることを特徴とする帯電装置。4. The charging device according to claim 3, wherein the insulating member is in contact with both the charging surface and the surface to be charged.

請求項２乃至４のいずれか一項に記載の帯電装置において、前記帯電部材の帯電面をクリーニングするクリーニング部材を設けたことを特徴とする帯電装置。5. The charging device according to claim 2, further comprising a cleaning member that cleans a charging surface of the charging member. 6.

請求項２乃至５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。An image forming apparatus comprising the charging device according to claim 2.