JPH10186805A

JPH10186805A - 帯電装置

Info

Publication number: JPH10186805A
Application number: JP35566196A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sugimoto; 勉杉本; Yoshitaka Nagamori; 由貴長森
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電電極と被帯電体との間の微小空隙内で持
続的な放電を生じさせて被帯電体を帯電する帯電装置に
おいて、帯電電極又は被帯電体に付着する異物を効果的
に除去して、被帯電体を均一に帯電するとともに、この
機能を長期間にわたって保持する。【解決手段】帯電電極１は導電性の円筒体であり、周
面にらせん状の凸部２を有している。この凸部が被帯電
体である感光体ドラム１０に当接され、双方が異なる周
速で回転駆動される。このとき、帯電電極と感光体ドラ
ムと間には凸部の高さに対応した空隙が形成され、この
空隙内で放電を生じさせることにより、均一な帯電を行
なうとともに異物の固着を防止する。また、周速の違い
によって上記凸部の接触位置が移動し、帯電ムラが防止
されるとともに、異物が凸部によって軸線方向に搬送さ
れて除去される。また、帯電電極に付着した異物は清掃
部材７によって掃き落とされ、固着するのが防止され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真技術を応
用した複写機、プリンタなどの画像形成装置において用
いられ、像露光に先立って感光体ドラムなどの被帯電体
を均一に帯電する帯電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを応用した複写機やプ
リンタなどの画像形成装置では、感光体ドラムなどの電
荷受容体（被帯電体）を帯電装置によって帯電させた
後、像露光することにより静電潜像を形成し、これにト
ナーを付着させることによって可視化する。そして、こ
のトナー像を記録紙などに転写し定着するというプロセ
スが行われている。このような画像形成装置で用いられ
る帯電装置としては、従来より、コロナ放電などを利用
した非接触帯電方式と、帯電ロールなどを用いて微小ギ
ャップに持続的な放電を発生させる接触帯電方式とが知
られている。

【０００３】コロナ放電を利用した非接触帯電方式は、
シ−ルドケ−ス内に被帯電体の表面と近接・離隔させて
ワイヤ−を張架し、これに高電圧を印加してコロナ放電
を起こさせ、被帯電体表面に所定の電荷を付与するもの
である。このような帯電方式は均一な帯電には優れてい
るものの、オゾンなどの放電生成物が大量に発生して装
置の劣化を誘因することから、これを処理することが必
要となり、装置の大形化や高コスト化を招き易い。

【０００４】このため最近では、帯電部材を被帯電体に
直接接触させて帯電する接触帯電方式が検討されてい
る。接触帯電方式は、被帯電体に接触させたゴムロ−ル
やブラシなどに、直流あるいは直流と交流の重畳電圧を
印加して接触部近傍の微小空間で放電を起こさせ、被帯
電体を帯電するものである。この方式では、オゾン発生
量が少ないという利点に加えて、小さな帯電部材を被帯
電体に接触するように配置しているために、装置の小型
化、軽量化を図ることができるという利点がある。

【０００５】一方、このような接触方式の帯電装置で
は、ゴムロ−ルなどの帯電部材が被帯電体に常時接触し
ているために、被帯電体上に残留しているトナ−やその
添加物、若しくは紙粉などの異物によって帯電部材の表
面が汚染され、異常放電や不安定な放電が発生して被帯
電体の帯電均一性が悪化するという欠点がある。このよ
うな欠点を改善するための技術として、例えば、特開平
２−２７２５８９号公報、特開平３−２４００７６号公
報に記載の技術がある。特開平２−２７２５８９号公報
に記載される技術は、円筒状の帯電部材を被帯電体に接
触させるとともに、清掃部材を帯電部材の表面に摺擦さ
せて、帯電部材に付着した異物等を掃き取るようにした
ものである。また、特開平３−２４００７６号公報に記
載の技術は、円筒状の帯電部材の両端部にスペ−サ−部
材を装着し、帯電部材が被帯電体に近接する配置として
上記異物の付着を防止するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接触帯
電方式の欠陥である帯電部材表面の汚染問題を解決する
ために提案された上記技術の装置には、それぞれ以下に
説明するような問題点が有り十分な解決手段となってい
ないのが現状である。

【０００７】上記特開平２−２７２５８９号公報に提案
される装置では、単にクリ−ニングロ−ラやクリ−ニン
グパッド等の清掃部材を帯電部材である帯電ロ−ラに押
し付けて摺擦し、異物を掃き止めるのみであるので、繰
り返し帯電ロ−ラの表面を摺擦することによって生ずる
異物が帯電ロ−ラ表面に固着したり、清掃部材の目詰ま
りなどが発生する。このため、メインテナンスが煩雑で
長期にわたって被帯電体を均一に維持することが困難と
なる。

【０００８】また、上記特開平３−２４００７６号公報
に提案される装置では、接触帯電方式と同様に微小間隙
での放電を生じさせるものであるが、帯電部材の両端部
に設置されたスペ−サ−部材により帯電部材と被帯電体
とは接触せず、微小な隙間が設定されるために、被帯電
体上の異物や汚染物が帯電部材に付着しにくくなる可能
性がある。しかし、設定される隙間が０．３ｍｍ（３０
０μｍ）以下と極めて微小であって、帯電部材である帯
電ロ−ラを完全な真円筒に製作できないことやスペ−サ
−部材の部品精度にも限界があること等から、帯電ロー
ラの軸方向全域にわたって均一な隙間を保持することが
極めて困難であり、期待される効果を得ることが難し
い。

【０００９】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、微小間隙における持続
的な放電を利用した帯電装置であって、帯電部材または
被帯電体に付着する異物を効果的に除去して被帯電体を
均一に帯電することができるとともに、この機能を長期
にわたって保持することができる帯電装置を提供するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、表面が移動する被帯
電体と対向するように配置された帯電電極を有し、この
帯電電極と被帯電体との間に形成された微小空隙で持続
的な放電を発生させて帯電を行なう帯電装置であって、
前記帯電電極は表面に、前記被帯電体と当接される凸
部を有し、該帯電電極の表面が、被帯電体の表面と相
対的に移動するように駆動される帯電装置を提供する。

【００１１】上記のような帯電装置では、帯電電極の表
面に凸部が設けられており、この帯電電極を被帯電体に
押し付けることによって凸部が被帯電体に当接され、そ
の他の部分は被帯電体と間隙をおいて対向することにな
る。したがって凸部の高さを、持続的な放電を発生させ
るのに適した微小間隙と対応させておくことにより、上
記間隙で放電を生じさせて、被帯電体の表面を帯電する
ことができる。

【００１２】上記間隙は、被帯電体の表面に多少の凹凸
があった場合、被帯電体が円筒状の曲面であってその回
転時に多少の偏心がある場合、または形状にゆがみがあ
る場合であっても、凸部の高さに対応してほぼ一定に維
持される。つまり、帯電電極を被帯電体に押圧すること
にともなう帯電電極の変形によって、被帯電体の表面の
状態に追随することができ、帯電電極の凸部以外の部分
と、被帯電体の表面との間隙は凸部の高さに支配され、
常にほぼ一定となる。

【００１３】また、帯電電極は、その表面が被帯電体の
表面と相対的に移動するように駆動されているので、被
帯電体の表面における凸部の当接位置が常に移動する。
この凸部が当接している位置では被帯電体の表面を帯電
することはできないが、この位置が常に移動することに
よって、ほぼ均一に帯電することが可能となる。

【００１４】一方、本発明に係る帯電装置では、帯電電
極の表面に設けられた凸部によって帯電電極と被帯電体
とは近接して対向するが、非接触の配置とされるので、
両者が完全に接触する接触帯電方式の帯電装置に比較し
て、帯電電極に付着する異物等の量が著しく低減する。

【００１５】また、被帯電体上にある異物（例えばトナ
ー、紙粉等）が帯電電極に付着することがあっても、帯
電電極の表面は被帯電体の表面と相対的に移動している
ため、異物が一か所に留まることがなく、この部分で帯
電が不良状態となっても、被帯電体の表面はほぼ一様に
帯電される。

【００１６】請求項２に記載の帯電装置では、帯電電極
がほぼ円筒状の部材であり、この外周面に螺旋状の凸部
が形成されている。このため、この帯電電極の周面を被
帯電体に当接して軸線回りに回転させると、被帯電体上
にある異物は上記凸部によって帯電電極の軸線方向に搬
送され、帯電領域外に排出される。したがって、長期に
わたって帯電不良等を生じることなくほぼ均一な帯電を
行なうことができる。

【００１７】また、請求項３に記載の帯電装置では、帯
電電極の外周面に形成された凸部が、糸状又は細帯状の
部材を巻き回して固定されたものとなっている。このよ
うな構成とすることにより、微小幅で微小高さの凸部を
高い精度で容易に形成することができる。

【００１８】さらに、請求項４に記載の帯電装置のよう
に、円筒状となった帯電電極の外周面と当接される清掃
部材を備えることによって、帯電電極に付着した異物等
が払拭される。したがって、異物等の付着による帯電不
良が防止され、長期にわたって均一な帯電が可能とな
る。

【００１９】請求項５に記載の発明は、表面が移動す
る被帯電体と対向するように配置された帯電電極を有
し、この帯電電極と被帯電体との間に形成された微小空
隙で持続的な放電を発生させて帯電を行なう帯電装置で
あって、前記帯電電極は、糸状又は細帯状のスぺーサ
を介して前記被帯電体の表面に当接されるものであり、
前記スぺーサは、前記被帯電体の表面と相対的に移動す
るものであることを特徴とする帯電装置を提供する。な
お、この帯電装置で用いられる帯電電極は円筒状の部材
や細長い平板状の部材等を適宜に用いることができる。

【００２０】このような構成の帯電装置では、スぺーサ
によって帯電電極と被帯電体との間に微小な隙間が形成
され、ここで生じる持続的な放電によって被帯電体の表
面が帯電される。また、帯電電極が被帯電体表面の凹凸
や振れに追随して変形することによって上記隙間はほぼ
一定に維持され、ほぼ均一な帯電が可能となる。さら
に、帯電電極と被帯電体との間に隙間が存在することよ
って異物等の付着を防止することができるとともに、ス
ぺーサの移動によって異物を搬送し、被帯電体の一か所
で不良帯電が生じるのを防止しながら異物を帯電領域外
へ排出することができる。

【００２１】請求項６に記載の帯電装置では、スぺーサ
が、２本のほぼ平行な張架材間に架け渡すように設けら
れた複数の糸状又は細帯状の部材であり、被帯電体が、
例えば周回駆動される円筒状又は無誕生ベルトである場
合には、この周回方向とほぼ直角方向に上記張架材を移
動することによって周面をほぼ均一に帯電することが可
能となる。

【００２２】また、請求項７に記載の帯電装置のように
スぺーサと接触する清掃部材を設けることによって、ス
ぺーサに付着したトナー等の異物を払拭することがで
き、上記異物による帯電不良を防止することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本願に係る発明の実施の形
態を図に基づいて説明する。図１は、請求項１、請求項
２、請求項３又は請求項４に記載の発明の一実施形態で
ある帯電装置を示す概略斜視図である。この帯電装置
は、回転駆動される感光体ドラム１０（被帯電体）をほ
ぼ一様に帯電するものであり、この感光体ドラム１０の
周面に当接される円筒状の帯電電極１を備えている。こ
の帯電電極１は、円筒状の部材の外周面に合成樹脂から
なる糸を螺旋状に巻き回すことによって凸部２が形成さ
れており、感光体ドラム１０と軸線が平行となるように
配置され、回転軸３の両端部に取り付けられたバネ４に
よって、所定の荷重で感光体ドラム１０の外周面に押圧
されている。そして、感光体ドラム１０の外周面とは、
螺旋状に巻き回された糸によって形成された凸部２のみ
が接触し、帯電電極１の周面と感光体ドラム１０の外周
面との間には、持続的な放電を生じさせる微小空隙が形
成される。この帯電電極１の回転軸３にはギア５などの
駆動力伝達装置を介してモ−タ−６から図１中に示す矢
印方向の回転駆動力が伝達されるようになっており、感
光体ドラム１０と対向する位置で周面が異なる速度とな
るように駆動されるものである。なお、帯電電極１の駆
動手段としては上記のモ−タ−６に限られることなく、
例えば、上記感光体ドラム１０の駆動手段に係合される
ギアを設け、そのギアを介して駆動する構成等を採用す
ることもできる。

【００２４】上記帯電電極１には、電源（図示しない）
から、例えば−１．０から１．５ｋＶ程度の電圧が印加
されており、円筒状の帯電電極１と被帯電体である感光
体ドラム１０との間の微小空隙で放電が発生し、回転駆
動される感光体ドラム１０の周面が一様に帯電されるよ
うになっている。なお、この帯電電極１と感光体ドラム
１０との間に印加される電圧すなわち帯電電圧は、直流
電圧、或は帯電開始電圧の２倍以上の交流電圧に直流を
重畳した直流重畳交流電圧を採用することができる。し
かし、直流重畳交流電圧では、感光体ドラム１０及び帯
電電極１の表面エネルギ−が上昇し、さらには感光体層
に対して悪影響を及ぼすことから、直流電圧を用いるこ
とが望ましい。

【００２５】また、上記帯電電極１の感光体ドラム１０
と対向する位置の後方には、この帯電電極１の周面と接
触する清掃部材７が設けられている。この清掃部材７
は、金属製のホルダ−８にアクリル繊維製の刷毛９が植
え込まれたもので、この刷毛９が円筒状の帯電電極１の
表面と接触するように支持されており、帯電電極１の回
転にともなってその表面を摺擦して帯電電極１に付着し
た異物を払拭するようになっている。なお、清掃部材７
の刷毛９の材料としては、上記アクリル繊維の他に、ナ
イロン、レ−ヨン、ポリエステル等、様々の材料を用い
ることができる。

【００２６】また、上記帯電電極１の材料としては、半
導電性を有する様々な材料を用いることができ、例え
ば、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカ
−ボネ−ト、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ
化ビニリデン、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＫ、ＰＥＳ、
ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＶｄＦ、ＥＴＦＥ、ＣＩＴＥ等の樹
脂、もしくはシリコンゴム、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム、
エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、
ニトリルゴム等の合成ゴムに、カ−ボンブラックや金属
粉末、金属酸化物等の導電性の粉末を混入したものを使
用することができる。さらに、上記の合成樹脂や合成ゴ
ムの材料で成型された円筒体の表面に、アクリル、エポ
キシ等の高分子バインダ−にカ−ボンブラックや金属粉
末、金属酸化物等の導電性フィラ−を添加して導電化し
た塗料をコ−ティングしたものや、金属や樹脂等ででき
た薄肉中空パイプの周面上に、例えば酸化チタンや不純
物を添加したａ−Ｓｉ等のような抵抗を調整した膜を形
成したもの、さらにはその薄肉中空パイプそのものが導
電性を持つもの等も使用することが可能である。

【００２７】また、前記円筒状とされた帯電電極１の直
径は、特に規定されるものではないが、小型、中型の画
像形成装置に適用する場合には、８〜２０ｍｍ程度のも
のが好ましい。

【００２８】さらに、帯電電極１の製作に当たっては、
その体積抵抗率が好ましい値となるように上記導電性の
粉末の混入量を調整する必要があり、体積抵抗率が１０
² Ω・ｃｍ以下では火花放電が発生し易く、１０¹¹Ω・
ｃｍ以上ではドット状の帯電不良が起こり易いために、
１０³ Ω・ｃｍから１０¹⁰Ω・ｃｍの範囲となるように
調整するのが望ましい。特に、１０³ Ω・ｃｍから１０
⁶ Ω・ｃｍの範囲では、帯電電極１に印加する帯電電圧
を比較的低く設定することが可能である上に、プロセス
スピ−ドが１５０ｍｍ／ｓｅｃ．以上の高速機で使用す
る場合に、電圧変動を小さく抑えることが可能となるた
め、最も好ましい。

【００２９】前記凸部２の材質としては、比較的強度が
高く、耐摩耗性があり、かつ１０⁹Ω・ｃｍ以上の絶縁
性を有するものが使用でき、例えば、ナイロン、ポリエ
ステル、レ−ヨン等の高分子繊維が好適に用いられる。
また、本実施形態の帯電装置では、凸部２となる糸が円
筒状の帯電電極に螺旋状に巻回された後に、両端が接着
・固定されているが、固定の方法はこれに限られるもの
ではなく、例えば糸の全長にわたって接着する方法等を
採用することもできる。

【００３０】上記のような構成の帯電装置では、帯電電
極１と感光体ドラム１０との間に凸部２の高さに相当す
る間隙が形成され、その間隙内で持続的は放電が生じ
て、感光体ドラム１０の表面が帯電される。このとき、
間隙の大きさは感光体ドラム１０に当接される凸部２に
よって均一に維持されるので、帯電電位はほぼ均一なも
のとなる。また、帯電電極１と感光体ドラム１０とは異
なる周速で回転駆動されているので、帯電電極１の周面
に螺旋状に形成された凸部２が感光体ドラム１０と当接
する位置はその軸線方向に移動し、これにともなって感
光体ドラム上に残留しているトナーが、図２に示すよう
に、軸線方向に搬送される。そして、画像形成領域外に
排出される。さらに、清掃部材７が帯電電極１と接触し
ている位置でも、刷毛９に掛かったトナーは同様に画像
形成領域外に掃き出され、帯電電極１または感光体ドラ
ム１０への固着が防止される。

【００３１】次に、上記帯電装置の帯電能力を確認する
ために行なった実験について説明する。〈実験１〉この実験は、上記帯電装置における微小空隙
の状態と装置の帯電能力を確認するために行ったもので
あり、図３に示すような装置を用いて実施した。なお、
上記帯電装置による効果との比較を行うために従来の接
触帯電方式の帯電装置を用いた同様の実験を併せて行っ
た。この実験において、上記実施形態の帯電装置２１
は、図３に示すように、表面電位測定用ドラム２５と対
向するように支持される。表面電位測定用ドラム２５
は、直径３０ｍｍの金属ドラム上に厚さ２０ミクロンの
ポリカ−ボネ−トからなる誘電体層を形成したもので、
駆動装置（図示しない）により回転駆動される。また帯
電装置２１の帯電電極２２には、モーター２４からギア
２３を介して回転駆動力が伝達され、表面電位測定用ド
ラム２５と異なる周速度で回転駆動される。そして、表
面電位測定用ドラム２５との間に電源２６から帯電電圧
が印加され、帯電電極２２と表面電位測定用ドラム２５
の外周面との間隙で放電が行われて、表面電位測定用ド
ラム２５の誘電体層が帯電される。このようにして帯電
がなされると、帯電電極２２と表面電位測定用ドラム２
５との回転を停止する。そして表面電位計２７の検出器
２８によって表面電位測定用ドラム２５の周面を軸線方
向に走査し、表面電位測定用ドラム２５の表面の電位分
布を検出してレコ−ダ−２９に記録する。

【００３２】先ず初めに、比較例として、帯電電極の表
面に凸部が設けられていない従来の帯電装置が、直接表
面電位測定用ドラム２５に当接されている場合について
実験を行った。この比較例の帯電装置の帯電電極は、Ｅ
ＰＤＭゴムにカ−ボンブラックを添加して導電化したゴ
ムロ−ルの表面に、アクリル系バインダ−にカ−ボンブ
ラックを添加して導電化した塗料をコ−ティングしたタ
イプの帯電ロ−ルを用いている。そして、表面電位測定
用ドラム２５を周速度１００ｍｍ／ｓｅｃ．、帯電電極
を周速度９０ｍｍ／ｓｅｃ．で回転させながら、電源２
６より−１ｋＶの電圧を印加し、帯電を行った。その
後、それぞれの回転を停止して、表面電位計２７の検出
器２８をスキャンしながら表面電位測定用ドラム２５の
軸線方向の表面電位分布を測定した。なお、このとき帯
電電極の押圧荷重を０、すなわち帯電電極の自重のみに
よって当接する場合、および押圧荷重を５００ｇ、１０
００ｇとした場合によって実験を行った。

【００３３】図４に、測定された前記ドラム２５の軸線
方向の表面電位分布を示す。この図に示すように、押圧
荷重が小さい場合には軸線方向の中央部で帯電電位が低
く、帯電の均一性が悪くなっている。そして、押圧荷重
を大きくするに従って、帯電均一性が良くなっている。
これは、帯電電極の外径精度に起因していると考えられ
る。つまりこの実験に使用した帯電電極では、図５に示
すように、製作時の誤差により中央部が両端部に比べて
細い鼓型に近い形状となっており、中央部が被帯電体で
ある表面電位測定用ドラム２５から浮き上っているため
と考えられる。すなわち、一般的に知られているパッシ
ェンの式に示されるように、放電開始電圧は空隙距離の
関数となり、図６に示されるように、空隙が大きいほど
放電開始電圧は高くなる。例えば、帯電電極が接触して
いる場合の放電開始電圧は、約−６００Ｖであり、空隙
が０．１ｍｍの場合の放電開始電圧は約−１０００Ｖと
なる。従って、同じ印加電圧で放電させた場合には、ド
ラム中央部で表面電位測定用ドラム２５の電位が低くな
る。上記の結果より、本比較例においては、押圧荷重を
増加して帯電電極を弾性変形させ全面が接触するように
することによって、その中央部の放電開始電圧を−６０
０Ｖに近づけ、軸方向の帯電を均一にすることが可能で
あるが、一方で被帯電体上の異物が帯電電極の表面に圧
着・固着され易くなって、これによる画像劣化の可能性
が増大するという問題を有している。

【００３４】次に、図１に示す帯電装置を用いて同様の
実験を実施した。この帯電装置２１は、帯電電極２２と
して前記比較例と同一の帯電ロ−ルに、直径０．１ｍｍ
のナイロン繊維をピッチ１０ｍｍで巻き付け、両端をロ
−ル表面に接着固定してこれを帯電ロ−ル表面上の凸部
としたものを用いる。前記比較例の場合と同様に、表面
電位測定用ドラム２５を周速度１００ｍｍ／ｓｅｃ．、
帯電電極２２を９０ｍｍ／ｓｅｃ．で回転させながら、
電源２６より−１ｋＶの電圧を帯電電極２２と表面電位
測定用ドラム２５との間に印加し、帯電を行った後に表
面電位分布を測定した。なお、このとき前記帯電電極２
２への押圧荷重は、前記比較例の場合と同様に、０（帯
電装置の自重のみ）、５００、１０００ｇと変化させて
実験が行った。

【００３５】図７は、上記実験において測定された表面
電位測定用ドラム２５の軸方向の表面電位分布を示す。
この図に示されるように、押圧荷重が小さい場合には帯
電の均一性が悪く、荷重を大きくするに従って帯電均一
性が良好となっており、この傾向は比較例の場合と同様
である。しかし、荷重が比較的大きい場合においてもそ
の放電開始電圧は−９００Ｖと高く、印加電圧が−１．
０ｋＶでは前記ドラム２５の帯電電位は−１００Ｖ程度
にしか上がっていない。このことは、一方で、押圧荷重
を増加して帯電均一性を向上した状態においても、帯電
電極である帯電ロ−ルと被帯電体であるドラム２５との
間に、０．１ｍｍ程度の微小な空隙が軸方向に一様に保
持されていることを示している。尚、比較例の帯電電極
が全面接触している場合と同様に帯電電位を−４００Ｖ
とする場合には、電源２６から−１．３ｋＶ程度の電圧
を印加する。上記のことから、図１に示す実施形態の帯
電装置では、帯電電極１と被帯電体である感光体ドラム
１０との間に軸方向に一様な微小空隙を形成することが
でき、帯電電極１への異物の付着を防止するとともに、
被帯電体を均一に帯電できることが確認された。

【００３６】〈実験２〉次に、図８に示すような画像形
成装置３０に、図１に示す帯電装置を用いて画像形成を
行い、その画質を評価する実験について説明する。この
画像形成装置において、帯電装置２１は被帯電体である
感光体ドラム３１に対向して設けられており、ロ−ル状
の帯電電極１に電源３８から帯電電圧が印加されること
によって、回転駆動される感光体ドラム３１の外周面を
帯電する。帯電された感光体ドラム３１の外周面には、
露光装置３２によって像光が照射されて静電潜像が作ら
れる。この静電潜像に現像装置３３からトナ−が選択的
に転移されて可視像が形成される。このトナー像は、転
写装置３４が設けられた位置において、用紙トレイ３５
から供給された用紙上に転写され、これが定着装置３６
で加熱・加圧されて用紙上の定着画像とされる。前記転
写装置３４でトナー像が転写された後、感光体ドラム３
１上に残留するトナ−はクリ−ニング装置３９によって
除去され、感光体ドラム３１は次の画像形成工程に供さ
れる。

【００３７】本実験では、帯電装置２１の帯電電極１に
螺旋状に巻き付けられたナイロン繊維の直径および帯電
電極１の回転速度が画質に与える影響を確認した。ナイ
ロン繊維の巻付けピッチを１０ｍｍとし、その直径を、
０．０１、０．０３、０．０６、０．１ｍｍとした４種
類の帯電電極を用い、それぞれについて画像形成を行っ
てその画質を評価する。また、感光体ドラム３１の回転
速度（周速）は１００ｍｍ／ｓｅｃの一定とし、これに
対して帯電電極１の回転速度は、０（停止）、１００ｍ
ｍ／ｓｅｃ（感光体ドラムと等速）、２００（倍速）ｍ
ｍ／ｓｅｃの３種類とした。そして、上記各々の帯電電
極を順次に前記画像形成装置３０に装着し、帯電電極１
に電源３６から−１．１〜１．４ｋＶ程度の電圧を印加
して、感光体ドラム３１を−５００Ｖに帯電した後、像
光の照射・現像・転写・定着の各工程を経て形成された
画像について、その画質を評価した。表１は、この評価
結果を示すものである。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１において、ナイロン繊維の直径が大き
く、従って前記空隙距離が大きい場合、また帯電電極１
が停止又は感光体ドラムと等速回転の場合には、画像
に、図９（ｂ）に示されるようなナイロン繊維巻付けピ
ッチに応じた縦の黒線、又は図９（ｃ）に示されるよう
な斜めの黒線が発生する。これは、ナイロン繊維が放電
を遮断し、感光体ドラム上のナイロン繊維と接する位置
が速やかに変動しないためであると考えられる。上記の
実験結果より、帯電電極１の周面と感光体ドラム３１の
周面とが相対的に移動するように各々の回転速度を設定
することによって良好な画質が得られることが分かる。
また、ナイロン繊維の直径を小さくすることによって前
記黒線は発生しにくくなるが、以下に説明する多数枚複
写時の画質特性を考慮すると余り小さくすることは好ま
しくない。

【００４０】〈実験３〉次に、多数枚複写時の画像の汚
れについて、帯電電極に巻付けるナイロン繊維の直径す
なわち帯電電極１と感光体ドラム３１との間の空隙の大
きさによる影響を調査する実験を行った。この実験では
前記と同様、直径０．０１、０．０３、０．０６、０．
１ｍｍのナイロン繊維をそれぞれ帯電電極１に巻付けた
４種類の帯電装置を使用し、帯電電極１の回転速度を感
光体ドラム３１と等速の１００ｍｍ／ｓｅｃとして１０
０，０００枚の画像形成を行った。この実験では、前記
の画像形成装置３０において、トナ−汚れを加速するた
めに、クリ−ニング装置３７を取り外している。なお、
この実験では、本願発明に係る上記帯電装置と比較する
ために、ナイロン繊維を巻き付けない帯電電極を用いて
同様に画像形成を行う実験を併せて行った。表２は、こ
の実験おける画質の評価結果である。（以下余白）

【００４１】

【表２】

【００４２】表２において、比較例として実験を行った
従来の接触式帯電装置では、短期間に用紙全面にかぶり
が発生し画質が不良となるが、本願発明の実施例である
帯電装置では、ナイロン繊維の直径、すなわち帯電電極
１と感光体ドラム３１との間の空隙が大きいほど、複写
枚数が増加しても汚れによるかぶりが発生しにくいこと
が分かる。また、この実験に用いられた画像形成装置で
は、ナイロン繊維の直径は、０．０６ｍｍ以上が好まし
いことが分かる。なお、ナイロン繊維の直径が０．０３
ｍｍ以下の場合でも、トナ−を全く付着しないようには
できないものの、トナ−と帯電電極の表面との接触圧力
を下げてトナ−の固着を防止する効果があるものと考え
られる。

【００４３】〈実験４〉次に、帯電電極と接触するよう
に設けられた清掃部材の効果を確認する実験について説
明する。この実験では、図１０に示すように、金属製の
ホルダ−８にアクリル繊維からなる刷毛９を植え付けた
清掃部材７を、帯電電極１の周面に接触するように設け
る。そして、この帯電装置を、前記の画像形成装置３０
に装着し、実験３の場合と同様に多数枚の複写を行い、
出力画像の評価を行った。表３は、その評価結果を示す
ものである。

【００４４】

【表３】

【００４５】表３と表２との比較から明らかなように、
清掃部材７を設けることによって、実験２で確認された
汚染を防止する効果がさらに長期にわたって維持できる
ことがわかる。これは、帯電電極１と被帯電体である感
光体ドラム１０との間に形成された微小空隙によって、
帯電電極１の表面への異物の固着が防止されるととも
に、帯電電極１の表面に付着した異物が清掃部材７の刷
毛９の摺擦作用によって掃き落とされることによる。そ
して、帯電電極１の回転と清掃部材の摺擦とによって、
その軸線方向にトナー等が搬送されて画像領域外に掃き
出される。また、清掃部材７を用いることによって、
０．０３ｍｍ以下の直径のナイロン繊維で凸部が形成さ
れた帯電電極を用いた場合にも、黒線の発生を防止する
とともに長期間にわたって良好な画質が得られることが
判る。

【００４６】次に、請求項５、請求項６又は請求項７に
記載の発明の一実施形態を図１１に基づいて説明する。
この帯電装置は、感光体ドラム１０の周面に押圧される
板状の帯電電極６１と、この帯電電極６１と感光体ドラ
ム１０との間に一部が介挿される無端ベルト状の摺動部
材６３と、この摺動部材６３を周回可能に支持する駆動
ローラ６４及び従動ローラ６５と、摺動部材６３の表面
に接触するように設けられた清掃部材６７とで主要部が
構成されている。

【００４７】上記帯電電極６１は、感光体ドラム１０の
軸線方向に長い部材であり、表面に上記ベルト状の摺動
部材６３が遊嵌される浅い溝状の凸部が、感光体ドラム
１０の軸線方向に設けられている。そして、支持部材
（図示しない）との間に介挿された複数のコイルバネ６
２によって、感光体ドラム１０の表面に付勢される。ま
た、この帯電電極６１は弾性的な変形が容易に生じる程
度の厚さとなっており、上記コイルバネ６２の付勢力に
よって感光体ドラム１０の軸線方向にほぼ均一な圧力で
押圧されるようになっている。上記摺動部材６３は、厚
さが０．０６ｍｍ程度の摩擦係数が小さいフィルムから
なり、大きな開口が設けられて、連続した両端部６３ａ
とこれらを連結する部分６３ｂとで構成されており、こ
の連結する部分６３ｂが上記帯電電極６１と感光体ドラ
ム１０との間に介挿されるスペーサとなっている。そし
て、この摺動部材６３には、モーター６６から駆動ロー
ラ６４を介して駆動力が伝達され、軸線方向に周回駆動
される。清掃部材６７はアクリル繊維からなる刷毛を有
するものであり、この刷毛によって摺動部材６３に付着
したトナーや紙粉等を掃き落とすようになっている。

【００４８】このような帯電装置では、帯電電極６１が
スペーサを介して感光体ドラム１０の周面に押圧される
ことによって双方の間に微小空隙が形成される。そして
帯電電極６１と感光体ドラム１０との間に帯電電圧が印
加されることによって、上記微小空隙内で持続的な放電
が生じ、感光体ドラム１０の周面が帯電される。このと
き、微小空隙はスペーサによって感光体の軸線方向にほ
ぼ均一に形成されているため、ほぼ均一な帯電が行われ
る。また、スペーサは両端部６３ａとともに、感光体ド
ラム１０の軸線方向に周回移動されるので、スペーサが
接触する部分が移動し、帯電ムラの発生が回避される。
さらに、感光体ドラム１０上に残留トナーや紙粉が付着
していても、この周回移動によって画像形成領域外に掃
き出され、帯電電極への付着等が防止される。したがっ
て、トナー等の異物による帯電不良の発生を防止するこ
とができる。さらに、スペーサに付着した異物は清掃部
材６７によって除去され感光体ドラム１０との対向域へ
再び送り込まれるのが回避される。

【００４９】この帯電装置を前記画像形成装置３０に装
着して、多数枚複写時の画像を上記実験３の場合と同様
にして評価したところ、長期にわたって良好な画像の形
成ができることが確認された。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明に係る帯
電装置は、前記接触帯電方式の帯電装置の特長に加え
て、以下に記載されるような効果を奏する。帯電電極と
被帯電体との間にほぼ均一な微小空隙が形成され、この
空隙内でほぼ一様な放電が生じて、被帯電体の外周面が
均一に帯電される。また、帯電電極の表面と被帯電体の
表面とが相対的に移動するように駆動されるので、微小
空隙を形成するために被帯電体と当接される凸部が被帯
電体の表面上を移動し、被帯電体の表面全域が均一に帯
電される。さらに、帯電電極と被帯電体との間に、微小
空隙が維持されるので、前記帯電電極に付着される異物
の量が激減するとともに、被帯電体上を移動する凸部に
よって、帯電を行う領域外へ排除することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に
記載の発明の一実施形態である帯電装置を示す概略斜視
図である。

【図２】図１に示す帯電装置の作用を説明する概略図で
ある。

【図３】図１に示す帯電装置の効果を確認する実験に用
いた装置の概略構成図である。

【図４】図１に示す帯電装置と比較する従来の帯電装置
によって帯電された被帯電体の表面電位分布を示す図で
ある。

【図５】帯電ロ−ルにおける外形寸法の製作誤差の分布
を示す図である。

【図６】放電開始電圧と空隙の大きさとの関係を示す図
である。

【図７】図１に示す帯電装置によって帯電された被帯電
体の表面電位分布を示す図である。

【図８】図１に示す帯電装置が用いられる画像形成装置
の概略構成図である。

【図９】帯電不良による画像欠陥の例を示す図である。

【図１０】図１の帯電装置で用いられる清掃部材の概略
斜視図である。

【図１１】請求項５、請求項６又は請求項７に記載の発
明の一実施形態である帯電装置を示す概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

１帯電電極、２帯電電極の螺旋状
の凸部、３回転軸、４バネ、５
ギア、６モ−タ−、７清
掃部材、８ホルダ−、９刷毛、
１０感光体ドラム、１１トナー、
２１帯電装置、２２帯電電極、
２３ギア、２４モーター、
２５表面電位測定用ドラム、２６電源、
２７表面電位計、２８検出器、
２９レコ−ダ−、３０画像形成装置、
３１感光体ドラム、３２露光装置、
３３現像装置、３４転写装置、
３５用紙トレイ、３６定着装置、３
７クリ−ニング装置、３８帯電用の電源、
３９モーター、４０ギア、６
１帯電電極、６２コイルバネ、６３
摺動部材、６４駆動ローラ、６５従
動ローラ、６６モーター、６７清掃
部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が移動する被帯電体と対向するよ
うに配置された帯電電極を有し、この帯電電極と被帯電
体との間に形成された微小空隙で持続的な放電を発生さ
せて帯電を行なう帯電装置であって、前記帯電電極は表面に、前記被帯電体と当接される凸部
を有し、該帯電電極の表面が、被帯電体の表面と相対的に移動す
るように駆動されるものであることを特徴とする帯電装
置。
【請求項２】請求項１に記載の帯電装置において、前記帯電電極は、外周面に螺旋状の凸部が形成されたほ
ぼ円筒状の部材であることを特徴とする帯電装置。
【請求項３】請求項２に記載の帯電装置において、前記帯電電極の外周面に形成された凸部は、該帯電電極
に糸状または細帯状の部材を巻き回して固定したもので
あることを特徴とする帯電装置。
【請求項４】請求項２又は請求項３に記載の帯電装
置において、前記帯電電極の外周面に当接するように固定支持された
清掃部材を有することを特徴とする帯電装置。
【請求項５】表面が移動する被帯電体と対向するよ
うに配置された帯電電極を有し、この帯電電極と被帯電
体との間に形成された微小空隙で持続的な放電を発生さ
せて帯電を行なう帯電装置であって、前記帯電電極は、糸状又は細帯状のスぺーサを介して前
記被帯電体の表面に当接されるものであり、前記スぺーサは、前記被帯電体の表面と相対的に移動す
るものであることを特徴とする帯電装置。
【請求項６】請求項５に記載の帯電装置において、前記スぺーサは、前記被帯電体の表面の移動方向とほぼ
直角方向に張設された２本のほぼ平行な張架材間に、架
け渡すように設けられた複数の糸状又は細帯状の部材で
あり、前記張架材は、その軸線方向に移動されるものであるこ
とを特徴とする帯電装置。
【請求項７】請求項６に記載の帯電装置において、前記張架材は、無端状に形成され、複数のローラによっ
て周回可能に支持されたものであり、前記スぺーサと接触する位置に清掃部材が固定支持され
ていることを特徴とする帯電装置。