(57)【要約】【課題】感光体の長寿命化を図り、帯電を安定かつ高精度に制御可能で、しかもオゾン発生量が少ない、制作が容易な帯電装置を得る。【解決手段】像担持体に対して、回転駆動させて用いる非接触の帯電ローラとして、磁性体の種類や分散により抵抗層として１０５〜１０１２Ω・ｃｍとなるような非着磁のプラスチック・マグネット・ローラを用いる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に近接配置した帯電部材に電圧を印可することにより該像像担持体を帯電させる近接帯電装置において、該帯電部材は円筒あるいは円柱形状の導電性部材と、その表面を覆う体積固有抵抗１０５〜１０１２Ω・ｃｍの抵抗層を備えたローラ部材であって、該ローラ部材は該像担持体と非接触で５〜１５０μｍの最近接間隔を有し、該像担持体を帯電させる際に該ローラ部材に電圧を印可すると共に該ローラ部材が回転駆動する近接帯電装置であって、該抵抗層は導電材料として磁性体を用いていることを特徴とする近接帯電装置。
【請求項２】
前記磁性体はフェライト系、アルニコ系、ネオジウム系であることを特徴とする請求項１記載の近接帯電装置。
【請求項３】
前記ローラの抵抗層あるいは抵抗体はＥＥＡ樹脂（エチレンエチルアクリレート）、ＰＯＭ樹脂（ポリアセタール）、ＰＡ樹脂（ナイロン、ポリアミド）、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）を有することを特徴とする請求項１、２記載の近接帯電装置。
【請求項４】
前記ローラ部材は、ローラ部材の表面の移動速度と像担持体の表面の移動速度が、同方向もしくは逆方向に相対的速度差で回転駆動されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ローラ部材が前記像担持体に対してその周速が２０％以上の回転数で回転することを特徴とする請求項１、４記載の帯電装置。
【請求項６】
前記ローラ部材の近傍に前記ローラ部材を清掃する清掃部材を有することを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式の複写機や同プリンタ、静電記録装置等の画像形成装置に適用可能な帯電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電潜像担持体を所望の極性・電位に一様に帯電処理（除電処理も含む）する帯電装置としてはコロナ帯電器（コロナ放電器）が広く使用されていた。
【０００３】
コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であり、ワイヤ電極等の放電電極と放電電極を囲むシールド電極を備え、放電開口部を像担持体である像担持体に対向させて非接触に配設し、放電電極とシールド電極に高圧を印加することにより生じる放電電流（コロナシャワー）に像担持体面をさらすことで像担持体面を所定の電位に帯電させるものである。
【０００４】
近年では、静電潜像担持体等の帯電装置として、コロナ帯電器に比べて低オゾン・低電力等の利点があることから接触帯電装置が多く提案され、また実用化されている。
【０００５】
このような接触帯電方式の帯電装置において、像担持体に接触させる帯電部材にはローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型（帯電ブレード）など種々の形態があり、また様々な改善提案がある。
【０００６】
接触帯電装置は、電源装置により直流電圧あるいは直流電圧と交流電圧の重畳電圧を印可した帯電部材（導電性部材）を像担持体表面に接触させることにより、像担持体面に電荷を直接的に供給して、像担持体面を所定の電位に帯電させるものである。
【０００７】
接触帯電方式は電源電圧の低電化が可能、オゾン等のコロナ生成物の発生が微量、構成が簡素で装置の小型化・低コスト化等を図ることができる、等の特徴がある。
【０００８】
図２は、像担持体の均一帯電手段として接触帯電装置を採用した画像形成装置の一例の概略構成図である。
【０００９】
図２において、コピー開始信号が入力されると有機感光体（ＯＰＣ）である感光体１が矢印方向に回転され、前露光ランプ８で均一に除電を受けた後、帯電器３により所定の電位になるように一様に帯電される。ここで、感光体１は回転ドラム型の電子写真感光体で、矢示Ａの時計方向に１００ｍｍ／ｓｅｃプロセス・スピード（周速度）をもって回転駆動される。
【００１０】
帯電器３は帯電部材としての帯電ローラであり、鉄、ステンレス鋼等の導電性芯金棒（軸棒）３ａと、その外側に位置する、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムやＩＲ等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材の外層３ｂとからなる。この帯電ローラ３は、芯金３ａの両端側を回転自在に軸支した状態で、感光ドラム１の母線に略平行に、付勢手段（不図示）で感光ドラム１面に所定の押圧力をもって当接されており、感光ドラム１の回転に伴って従動回転する。また、帯電ローラ３の表面に付着するトナーやトナーの外添剤を除去もしくは散らす為に清掃部材（不図示）としてパッドやブラシ等が当接している。この帯電ローラ３に対して帯電バイアス電源Ｓ１（不図示）から、例えば直流電圧と、感光ドラムの感光層の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧との重畳電圧が、ローラ芯金棒３ａの端部に当接させた摺動接点電極（不図示）を介して帯電ローラ３に印可される。感光ドラム１の周面は、電圧が印可され、かつドラム面に当接している帯電ローラ３により、接触帯電方式で所定の電位、極性に均一に帯電されていく。
【００１１】
一方、リーダ部では、原稿台１０上におかれた原稿Ｇに対し原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサが一体のユニット９となって原稿を照射しながら走査することにより、その照明走査光の原稿面反射光が短焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサに入射される。ＣＣＤセンサは受光部、転送部、出力部より構成されている。ＣＣＤ受光部において光信号が電荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。得られたアナログ信号は周知の画像処理を行なわれデジタル信号に変換されプリンタ部に送られる。
【００１２】
プリンタ部において、この感光体１の帯電面に対して、固体レーザ素子、高速で回転するポリゴン・ミラー等を含むレーザ露光手段２から出力される上記の画像情報のデジタル信号に対応して強度変調されたレーザビームによる走査露光Ｅがなされ、感光体１の周面に対して原稿画像の画像情報に対応した静電潜像が形成される。その静電潜像は磁性一成分絶縁トナーを用いた現像器４によりトナー像として現像される。４１はマグネット・ローラ４２（不図示）を内包する直径１６ｍｍの非磁性の現象スリーブであり、この現象スリーブ４１に上記ネガトナーをコートし、感光体１表面との距離を２００μｍに固定した状態で、感光体１と等速で回転させ、現像スリーブ４１に現像バイアス電源Ｓ２（不図示）より現像バイアス電圧を印加する。印加電圧は、−５００Ｖの直流電圧と、周波数１．８ＭＨｚ、ピーク間電圧１．６ｋＶの矩形の交流電圧を重畳したものを用い、現像スリーブ４１と感光体１の間でジャンピング現象を行なわせる。
【００１３】
一方、給紙部から記録材としての転写材Ｐが供給されて、感光体１と、これに所定の押圧力で当接させた接触転写手段としての、中抵抗の転写ローラ７との圧接ニップ部（転写部）Ｔに所定のタイミングにて導入される。転写ローラ７には転写バイアス印加電源Ｓ３（不図示）から所定の転写バイアス電圧が印加される。本例では転写ローラ抵抗値は５×１０８Ωのものを用い、＋２０００Ｖの直流電圧を印加して転写を行った。
【００１４】
転写部Ｔに導入された転写材Ｐはこの転写部Ｔを挟持搬送されて、その表面側に感光体１の表面に形成担持されているトナー画像が順次に静電気力と押し圧力にて転写されていく。
【００１５】
更に、トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは感光体１の面から分離されて熱定着方式等の定着装置６へ導入されてトナー画像の定着を受け、画像形成物（プリント、コピー）として装置外へ排出される。
【００１６】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、上述のような接触帯電装置の場合の問題点として、下記のようなことが挙げられる。
【００１７】
１）「ピンホール」の発生
被帯電体としての感光ドラム１に帯電部材として帯電ローラ３が接触して電圧を印可すると、感光ドラム１の感光層が絶縁破壊されてピンホールが発生することがある。このピンホールにより画像上には白ポチ、黒ポチの欠陥として現われる。
【００１８】
２）「帯電音」の発生
帯電ローラ３に交流電圧を印可した時に、感光ドラム１に接触している帯電ローラ３が振動することで、いわゆる「帯電音」が発生しやすい。この問題は帯電部材に印可する電圧を直流のみとすることにより改善されるものの、ムラのない均一な帯電状態を得ることが難しいという別の問題がある。
【００１９】
３）「トナー汚れ」
接触帯電方式や従来の帯電方式では、帯電部材にトナーやトナーの外添剤が付着して融着が発生したり、帯電部材に付着したトナーやトナーの外添剤がこぼれ落ちたりして、画像欠陥が発生しやすい。
【００２０】
４）「帯電ローラ跡」の発生
被帯電体としての感光ドラム１に接触している帯電部材としての帯電ローラ３の外層３ａを構成しているＥＰＤＭ等から可塑剤が滲み出し、これが感光ドラム１の表面にドラムの回転停止期間中に付着移行することにより、いわゆる「帯電ローラ跡」と称される画像不良の発生をみることがある。
【００２１】
５）「ドラム傷、融着」の発生
帯電部材としての帯電ローラ３は被帯電体としての感光ドラム１に接触しているために長期間に渡る使用により感光ドラム１に傷や融着が生じやすく、中低速機においても感光ドラムの寿命は４万枚と短い。
【００２２】
上記問題点は、被帯電体に接触させる帯電部材が帯電ローラすなわちローラ形態のものに限らず、ブレード形態のもの、ロッド形態のものなど他の形態のものについて共通する問題である。
【００２３】
上記問題点を回避するために、米国特許第３９３５５１７号公報や米国特許許第５１４６２８０号公報で示されているように、被帯電体と帯電部材を非接触とする近接帯電方式が提案されている。
【００２４】
米国特許第３９３５５１７号公報には被帯電体と帯電部材のギャップを０．０１インチ（２５４μｍ）〜０．０６インチ（１５２４μｍ）にして１０９〜１０１３Ω・ｃｍの抵抗層と１０１１〜５×１０１３Ω・ｃｍの保護層となからなるローラに電気バイアスを印可しているもの、米国特許第５１４６２８０号公報には非接触でローラを当接させ交流バイアスを印可する帯電装置が記載されており、この際の感光体とのギャップは５μｍ〜３００μｍであり、３０μｍの時が最も好ましいとされている。
【００２５】
しかしながら、像担持体と非接触に構成した帯電ローラについて開示している米国特許第３９３５５１７号公報の場合では、被帯電体と帯電部材のギャップを０．０１インチ（２５４μｍ）〜０．０６インチ（１５２４μｍ）にして１０９〜１０１３Ω・ｃｍの抵抗層と１０１１〜５×１０１３Ω・ｃｍの保護層となからなるローラに電気バイアスを印可しているが、帯電ローラと像担持体とのギャップが２５４μｍ以上で帯電が不安定でかつ帯電しにくく局所的な帯電を起こすために一様に帯電させるのに必要な電流量（もしくは印可電圧）が高くなり、また帯電開始時の電圧印可による像担持体面の電位が８００Ｖ以上と高く、一般的に目標とされる電位５００〜７００Ｖに会わせられず、さらにマクロ的な感光体電位の調節さえもできない。また、これを芯金に対してゴム層を密着させるための加工が難しいという欠点がある。
【００２６】
また、米国特許第５１４６２８０号公報では非接触でローラを当接させ交流バイアスを印可する帯電装置が記載されており、この際の感光体とのギャップは５μｍ〜３００μｍであり、３０μｍの時が最も好ましいとされているが、ＥＰＤＭ等の外層を持つ帯電ローラで耐久したところ、１Ｋ枚程度で、従来の接触帯電方式と同様に帯電部材に付着したトナーやトナーの外添剤が固まりとなってこぼれ落ちることによる画像欠陥が発生した。また、これを改善するために帯電ローラ表面をパッドやブラシ等による清掃手段を設け、耐久したところ、５Ｋ枚程度で帯電ローラに傷が発生し、傷に対応したスジ状の画像欠陥が発生した。
【００２７】
さらに、上記の近接帯電方式の問題点を回避するために、近接帯電方式として円柱形状の導電性部材と、その表面を覆う体積固有抵抗１０５〜１０１２Ω・ｃｍの抵抗層を備えたローラ部材が感光体と非接触で５〜１５０μｍの最近接間隔を有し、抵抗層は導電材料として磁性体を用いているものが提案されているが、磁性体の粒度分布や樹脂中の分散状態に応じて表面に粒径の大きい磁性体が露出していると、露出している磁性体から過剰な帯電が行われ、画像上ホワイトスポットという帯電不良が発生した。
【００２８】
従って、本発明の目的は、接触帯電方式の問題点を回避する近接帯電方式を用い、静電潜像担持体の長寿命化に寄与ができ、また帯電を安定的に行うことができ、かつその電位を簡単に高精度で制御でき、さらにオゾン発生の極端な低減が可能で、また制作が容易であり、かつそれ自体高耐久性を持つ帯電装置を提供することである。
【００２９】
更に本発明は、トナーやトナーの外添剤の帯電部材への付着に起因した画像欠陥を発生しない高性能の帯電装置を提供することを目的としている。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、接触帯電方式、近接帯電方式の使用に伴う問題点を解消するために、下記の構成を特徴とする帯電装置であり、均一な帯電を達成することにより、このような帯電部材からのオゾン発生量を低減させ、かつ長期に渡って良好な帯電性を確保することを目的とする。
【００３１】
（１）像担持体に近接配置した帯電部材に電圧を印可することにより該像像担持体を帯電させる近接帯電装置において、該帯電部材は円筒あるいは円柱形状の導電性部材と、その表面を覆う体積固有抵抗１０５〜１０１２Ω・ｃｍの抵抗層を備えたローラ部材であって、該ローラ部材は該像担持体と非接触で５〜１５０μｍの最近接間隔を有し、該像担持体を帯電させる際に該ローラ部材に電圧を印可すると共に該ローラ部材が回転駆動する近接帯電装置であって、該抵抗層は導電材料として磁性体を用いていることを特徴とする近接帯電装置。
【００３２】
（２）前記磁性体はフェライト系、アルニコ系、ネオジウム系であることを特徴とする。
【００３３】
（３）前記ローラの抵抗層あるいは抵抗体はＥＥＡ樹脂（エチレンエチルアクリレート）、ＰＯＭ樹脂（ポリアセタール）、ＰＡ樹脂（ナイロン、ポリアミド）、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）を有する。
【００３４】
（４）前記ローラ部材は、ローラ部材の表面の移動速度と像担持体の表面の移動速度が、同方向もしくは逆方向に相対的速度差で回転駆動されることを特徴とする。
【００３５】
（５）前記ローラ部材が前記像担持体に対してその周速が２０％以上の回転数で回転することを特徴とする。
【００３６】
（６）前記ローラ部材の近傍に前記ローラ部材を清掃する清掃部材を有することを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を製造例及び実施例により具体的に説明するが、これは本発明をなんら限定するものではない。
【００３８】
図１は画像形成装置の概略断面図、図３（ａ）、（ｂ）は非接触ローラ帯電装置の模式図および非接触ローラ表面の拡大図である。なお、帯電器３０の構成および動作以外は従来例と同様であるため説明は省略する。
【００３９】
図１、３において、帯電器３０は帯電部材としての帯電ローラであり、鉄、ステンレス鋼等の円筒あるいは円柱状の導電性部材３０ａと、その表面を覆う体積固有抵抗１０５〜１０１２Ω・ｃｍの抵抗層３０ｂを備えており、帯電ローラ３０は感光ドラム１の母線方向に配置され、両端が突き当てコロ３０ｃ内部に設けられたボールベアリングを介して軸支されおり、突き当てコロ３０ｃを感光体１に当接させることにより感光ドラム１表面との近接隙間が所定量ｄとなるように、かつ回転駆動可能となっている。
【００４０】
抵抗層３０ｂはＥＥＡ樹脂（エチレンエチルアクリレート）、ＰＯＭ樹脂（ポリアセタール）、ＰＡ樹脂（ナイロン、ポリアミド）、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂に導電性材料としてフェライト系、アルニコ系、ネオジウム系の磁性体を含有し、射出形成方法によりプラスチック・ローラとして作成したものである。
【００４１】
このローラ帯電器３０には帯電バイアス電圧印加電源Ｓ１から直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧（時間と共に周期的に電圧値が変化する電圧）が印加されていて、感光体１の外周面が一様に帯電される。帯電ローラ３０に対する印可電圧は、例えば感光ドラムの帯電開始電圧の倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧と直流電圧を重畳した振動電圧が好ましい。また振動電圧の波形としては正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波、さらには直流でも良い。
【００４２】
次に、本実施例において用いた近接ローラ帯電器３について説明する。
【００４３】
なお、帯電ローラ３０が感光ドラム１表面との近接隙間が５０μｍとしている。
【００４４】
＜比較例１＞
抵抗層３０ｂとして、ＰＡ樹脂として６ナイロン、フィラーとしてのフェライト系磁性体粉にＭｎ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径２５μｍ、体積固有抵抗１．５×１０４Ω・ｃｍ、含有量９０ｗｔ％）を用い、成形密度３．８ｇ／ｃｍ３で、導電性部材３０ａとしてφ１２のステンレス鋼棒の表面に抵抗層３０ｂの肉厚が２ｍｍとなるように射出形成した、外径φ１６の帯電ローラ３０を使用した。この抵抗層３０ｂの体積固有抵抗は２×１０４Ω・ｃｍであった。
【００４５】
この帯電ローラ３０を用いて、直流電圧−７００Ｖに重畳する交流電圧（正弦波、周波数１．８ｋＨｚ）のピーク間電圧を切り換えながら画出し評価を行ったところ、砂地かぶりやリーク跡が発生し安定した帯電条件を見出すことができなかった。なお、この帯電ローラの抵抗値は４×１０３Ωであった。
【００４６】
＜比較例２＞
抵抗層３０ｂとして、ＰＡ樹脂として６ナイロン、フィラーとしてのフェライト系磁性体粉にＭｎ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径２５μｍ、体積固有抵抗１．５×１０４Ω・ｃｍ、含有量９０ｗｔ％）を用い、成形密度３．８ｇ／ｃｍ３で、導電性部材３０ａとしてφ８のステンレス鋼棒の表面に抵抗層３０ｂの肉厚が４ｍｍとなるように射出形成した、外径φ１６の帯電ローラ３０を使用した。この抵抗層３０ｂの体積固有抵抗は２×１０４Ω・ｃｍであった。
【００４７】
この帯電ローラ３０を用いて、直流電圧−７００Ｖに交流電圧（正弦波、周波数１．８ｋＨｚ）のピーク間電圧を切り換えながら画出し評価を行ったところ、砂地かぶりやリーク跡が発生し安定した帯電領域を見出すことができなかった。なお、この帯電ローラの抵抗値は８×１０３Ωであった。
【００４８】
＜比較例３＞
抵抗層３０ｂとして、ＰＡ樹脂として６ナイロン、フィラーとしてのフェライト系磁性体粉にＭｎ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径２５μｍ、体積固有抵抗１．５×１０４Ω・ｃｍ）とＮｉ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径３０μｍ、体積固有抵抗３×１０７Ω・ｃｍ）を用い、配合比２：１、含有量９０ｗｔ％、成形密度３．５ｇ／ｃｍ３で、導電性部材３０ａとしてφ１２のステンレス鋼棒の表面に抵抗層３０ｂの肉厚が２ｍｍとなるように射出形成した、外径φ１６の帯電ローラ３０を使用した。この抵抗層３０ｂの体積固有抵抗は１．５×１０５Ω・ｃｍである。
【００４９】
この帯電ローラ３０を用いて、直流電圧−７００Ｖに交流電圧（正弦波、周波数１．８ｋＨｚ）のピーク間電圧を切り換えながら画出し評価を行ったところ、１．７ｋＶｐｐ以下で砂地かぶり、２．２ｋＶｐｐ以上でリーク跡が発生したが、１．７ｋＶｐｐ〜２．１ｋＶｐｐで安定した帯電領域を見出すことができた。なお、この帯電ローラの抵抗値は３×１０４Ωであった。
【００５０】
＜比較例４＞
抵抗層３０ｂとして、ＰＡ樹脂として６ナイロン、フィラーとしてのフェライト系磁性体粉にＭｎ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径２５μｍ、体積固有抵抗１．５×１０４Ω・ｃｍ）とＮｉ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径３０μｍ、体積固有抵抗３×１０７Ω・ｃｍ）を用い、配合比１：１、含有量９０ｗｔ％、成形密度３．５ｇ／ｃｍ３で、導電性部材３０ａとしてφ１２のステンレス鋼棒の表面に抵抗層３０ｂの肉厚が２ｍｍとなるように射出形成した、外径φ１６の帯電ローラ３０を使用した。この抵抗層３０ｂの体積固有抵抗は１×１０６Ω・ｃｍである。
【００５１】
この帯電ローラ３０を用いて、直流電圧−７００Ｖに交流電圧（正弦波、周波数１．８ｋＨｚ）のピーク間電圧を切り換えながら画出し評価を行ったところ、１．７ｋＶｐｐ以下で砂地かぶり、２．５ｋＶｐｐ以上でリーク跡が発生したが、１．７ｋＶｐｐ〜２．５ｋＶｐｐで安定した帯電領域を見出すことができた。なお、この帯電ローラの抵抗値は２×１０５Ωであった。
【００５２】
＜比較例５＞
抵抗層３０ｂとして、ＰＡ樹脂として６ナイロン、フィラーとしてのフェライト系磁性体粉にＭｎ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径２５μｍ、体積固有抵抗１．５×１０４Ω・ｃｍ）とＮｉ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径３０μｍ、体積固有抵抗３×１０７Ω・ｃｍ）を用い、配合比１：２、含有量９０ｗｔ％、成形密度３．５ｇ／ｃｍ３で、導電性部材３０ａとしてφ１２のステンレス鋼棒の表面に抵抗層３０ｂの肉厚が２ｍｍとなるように射出形成した、外径φ１６の帯電ローラ３０を使用した。この抵抗層３０ｂの体積固有抵抗は５×１０６Ω・ｃｍである。
【００５３】
この帯電ローラ３０を用いて、直流電圧−７００Ｖに交流電圧（正弦波、周波数１．８ｋＨｚ）のピーク間電圧を切り換えながら画出し評価を行ったところ、２．１ｋＶｐｐ以下で砂地かぶりが発生したが２．２ｋＶｐｐ以上で安定した帯電領域を見出すことができた。なお、この帯電ローラの抵抗値は１×１０６Ωであった。
【００５４】
＜比較例６＞
抵抗層３０ｂとして、ＰＡ樹脂として６ナイロン、フィラーとしてのフェライト系磁性体粉にＮｉ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径３０μｍ、体積固有抵抗３×１０７Ω・ｃｍ、含有量９０ｗｔ％）を用い、成形密度４ｇ／ｃｍ３で、導電性部材３０ａとしてφ１２のステンレス鋼棒の表面に抵抗層３０ｂの肉厚が２ｍｍとなるように射出形成した、外径φ１６の帯電ローラ３０を使用した。この抵抗層３０ｂの体積固有抵抗は２×１０７Ω・ｃｍであった。
【００５５】
この帯電ローラ３０を用いて、直流電圧−７００Ｖに交流電圧（正弦波、周波数１．８ｋＨｚ）のピーク間電圧を切り換えながら画出し評価を行ったところ、２．３ｋＶｐｐ以下で砂地かぶりが発生したが、２．４ｋＶｐｐ以上で安定した帯電領域を見出すことができた。なお、この帯電ローラの抵抗値は４×１０６Ωであった。
【００５６】
＜比較例７＞
抵抗層３０ｂとして、ＰＡ樹脂として６ナイロン、フィラーとしてのフェライト系磁性体粉にＭｎ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径２５μｍ、体積固有抵抗５×１０８Ω・ｃｍ、含有量９０ｗｔ％）を用い、成形密度３．７ｇ／ｃｍ３で、導電性部材３０ａとしてφ１２のステンレス鋼棒の表面に抵抗層３０ｂの肉厚が２ｍｍとなるように射出形成した、外径φ１６の帯電ローラ３０を使用した。この抵抗層３０ｂの体積固有抵抗は１．５×１０８Ω・ｃｍであった。
【００５７】
この帯電ローラ３０を用いて、直流電圧−７００Ｖに交流電圧（正弦波、周波数１．８ｋＨｚ）のピーク間電圧を切り換えながら画出し評価を行ったところ、２．５ｋＶｐｐ以上で砂地かぶりのない安定した帯電領域を見出すことができたが、抵抗が高いため、所望の帯電電位を得るために、直流電圧に対する帯電電位の対応をとり、必要な帯電電位となるように直流電圧を調節する必要があった。なお、この帯電ローラの抵抗値は３×１０７Ωであった。
【００５８】
＜比較例８＞
抵抗層３０ｂとして、ＰＡ樹脂として６ナイロン、フィラーとしてのフェライト系磁性体粉にＭｎ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径２５μｍ、体積固有抵抗５×１０８Ω・ｃｍ、含有量９０ｗｔ％）を用い、成形密度３．７ｇ／ｃｍ３で、導電性部材３０ａとしてφ１２のステンレス鋼棒の表面に抵抗層３０ｂの肉厚が０．５ｍｍとなるように射出形成した、外径φ１６の帯電ローラ３０を使用した。この抵抗層３０ｂの体積固有抵抗は３．５×１０７Ω・ｃｍであった。
【００５９】
この帯電ローラ３０を用いて、直流電圧−７００Ｖに交流電圧（正弦波、周波数１．８ｋＨｚ）のピーク間電圧を切り換えながら画出し評価を行ったところ、２．５ｋＶｐｐ以上で砂地かぶりのない安定した帯電領域を見出すことができたが、抵抗が高いため、所望の帯電電位を得るために、直流電圧に対する帯電電位の対応をとり、必要な帯電電位となるように直流電圧を調節する必要があった。なお、この帯電ローラの抵抗値は７×１０６Ωであった。
【００６０】
＜比較例９＞
抵抗層３０ｂとして、ＰＡ樹脂として６ナイロン、フィラーとしてのフェライト系磁性体粉にＭｎ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径２５μｍ、体積固有抵抗５×１０８Ω・ｃｍ、含有量８５ｗｔ％）を用い、成形密度４ｇ／ｃｍ３で、導電性部材３０ａとしてφ１２のステンレス鋼棒の表面に抵抗層３０ｂの肉厚が２ｍｍとなるように射出形成した、外径φ１６の帯電ローラ３０を使用した。この抵抗層３０ｂの体積固有抵抗は２×１０１０Ω・ｃｍであった。
【００６１】
この帯電ローラ３０を用いて、直流電圧−７００Ｖに交流電圧（正弦波、周波数１．８ｋＨｚ）のピーク間電圧を切り換えながら画出し評価を行ったところ、２．５ｋＶｐｐ以上で砂地かぶりのない安定した帯電領域を見出すことができたが、抵抗が高いため、所望の帯電電位を得るために、直流電圧に対する帯電電位の対応をとり、必要な帯電電位となるように直流電圧を調節する必要があった。なお、この帯電ローラの抵抗値は３×１０７Ωであった（比較例７と同じ）。
【００６２】
図４は以上の比較例をグラフにしたもので、交流電圧と帯電ローラ３０の抵抗値の関係において、良好な画像が得られる領域をプロットしたものである。
【００６３】
図４において砂地かぶりから直線Ａ（交流電圧下限）と曲線αが、リーク跡に対して曲線β、放電が不安定な領域に対して直線Ｂ（帯電ローラ抵抗値下限）、フィードバックが必要となる直線Ｃ（帯電ローラ抵抗値上限）がそれぞれ設定される。
【００６４】
一方、帯電ローラ３０へ印可する直流電圧に対する表面電位の関係を測定する内部電位センサを持つフィードバック系を採用した場合、体積固有抵抗１×１０１２Ω・ｃｍまで制御可能である。
【００６５】
また、帯電ローラ３０の肉厚としては、図４に提示した領域に抵抗が調節されていても放電を安定させるために１００μｍ以上が必要であるものの、体積固有抵抗の値に関わらず、図４の範囲に入るように肉厚を制御すれば、良好な帯電が可能なことは言うまでもない。
【００６６】
なお、比較例では樹脂材料として６ナイロンを用いた場合についてのみ説明したが、ＥＥＡ樹脂（エチレンエチルアクリレート）、ＰＯＭ樹脂（ポリアセタール）、ＰＡ樹脂（ナイロン、ポリアミド）、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂を用いた場合でも同様の結果が得られた。
【００６７】
フィラーとしての磁性体の含有量は抵抗層３０ｂでの均一分散性を考慮すると多い方が好ましい。また、コスト的には高くなるものの、アルニコ系、ネオジウム系の磁性体を用いても効果があった。
【００６８】
一方、比較例４で使用した帯電ローラを用い、帯電ローラ３０と感光ドラム１の隙間ｄを、樹脂層３０ｃを１μｍより２５０μｍまで変化させた時の実験結果をまとめて表１に示す。
【００６９】
１）画像
隙間ｄは１５０μｍまでであれば帯電は正常に行われ、良好な画像が得られる。隙間が２００μｍより大きくなると放電は可能なものの、均一な放電状態を維持できなくなるために、以上画像となってしまう。表１において、○は画像が良好だったもの、△は一部不良だったもの、×は不良だったものを示す。
【００７０】
２）ピンホール
隙間ｄが１〜３μｍの場合は抵抗層３０ｂの表面の凹凸の一部が感光ドラム１の表面に接触するので電圧印可時に感光層の絶縁破壊による「ピンホール」が発生したが、５μｍ以上にすると、抵抗層３０ｂは感光ドラム１と接触しなくなるので、絶縁破壊による「ピンホール」は発生しなかった。表１において、○は「ピンホール」が発生したもの、△は若干発生したもの、×は発生したものを示す。
【００７１】
３）帯電音
隙間ｄが１〜３μｍの場合、抵抗層３０ｂの表面の凹凸の一部が感光ドラム１の表面に接触するので電圧印可時に「帯電音」が発生したが、５μｍ以上になると、抵抗層３０ｂは感光ドラム１と接触しなくなるので、「帯電音」は発生しなくなった。表１において、○は「帯電音」が発生しない、△は若干発生する、×は発生するを示す。
【００７２】
【表１】
2004317723.tif 000003
【００７３】
４）ホワイトスポット
次に、比較例４で使用した帯電ローラを用い、印可電圧の条件として直流電圧−７００Ｖに正弦波、周波数１．８ｋＨｚ、ピーク間電圧２．０ｋＶの交流電圧を重畳したもので、帯電ローラ３０の周速度は感光ドラム１の周速度１００ｍｍ／ｓｅｃに対し、−１２０ｍｍ／ｓｅｃ〜＋２００ｍｍ／ｓｅｃの範囲で変化させたときの実験結果を示す。ここでマイナスは逆方向、プラスは同方向、０ｍｍ／ｓｅｃは停止、１００ｍｍ／ｓｅｃは従動と同等である。
【００７４】
隙間ｄが１〜３μｍの場合、抵抗層３０ｂの表面の凹凸の一部が感光ドラム１の表面に接触するので電圧印可時に「帯電音」が発生したが、５μｍ以上になると、抵抗層３０ｂは感光ドラム１と接触しなくなるので、「帯電音」は発生しなくなった。表１において、○は「帯電音」が発生しない、△は若干発生する、×は発生するを示す。
【００７５】
【表２】
2004317723.tif 000004
【００７６】
また、帯電ローラ３０を回転させた場合とさせない場合の感光ドラム１の表面電位を図５（ａ）、（ｂ）に示す。図５（ａ）はローラを１００ｍｍ／ｓｅｃ（従動と同等）で駆動しながら高圧を印可した場合である。それに対して図５（ｂ）は帯電ローラ３０を感光ドラム１とは逆方向に８０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動させ、同様に高圧を印可した場合である。
【００７７】
両図からわかるように帯電ローラ３０を逆方向に回転駆動した場合（図５（ｂ））はドラム表面電位が安定しており、帯電が安定して行われていることがわかる。一方、帯電ローラ３０を従動回転と同じ条件で回転させた場合（図５（ａ））はドラム表面電位にムラが生じていることがわかる。このムラは、感光ドラム１、帯電ローラ３０の振れにより感光ドラム１と帯電ローラ３０間の間隔が個々のピッチで変化することにより生じる。
【００７８】
このようにホワイトスポットを改善するために帯電ローラ３０を周速差がつくように回転させると、帯電ローラ３０の回転により感光ドラム１と帯電ローラ３０間の間隔の変動が平滑化され、帯電が安定するという別の効果もある。
【００７９】
以上により、近接帯電方式として体積固有抵抗１０５〜１０１２Ω・ｃｍの抵抗層を持つ帯電ローラを感光ドラムとの隙間ｄを５〜１５０μｍに設定し、帯電ローラ表面に付着したトナーやトナーの外添剤を清掃する清掃手段としてパッド、固定ブラシやレシプロ式固定ブラシ、ファーブラシとともに用いることで１０万枚耐久しても、帯電ローラに傷が発生することもなく良好な結果が得られた。
【００８０】
（その他の実施例）
上記実施例において使用した２５〜３０μｍの平均粒径を持つ磁性体は、粒度分布がブロードであるため、７５μｍ以上、６０μｍ以上、４５μｍ以上と大粒径の磁性体をカットし、粒度分布をシャープにすることによって、ホワイトスポットを良化させることができる。これは、磁性体の分散状態によってローラ表面に大粒径の磁性体が露出しやすく、結果としてホワイトスポットが出やすいということがわかる。ここで、磁性体の４５μｍ以上の領域をカットしたもので、上記のホワイトスポット確認したものを表３に示す。
【００８１】
【表３】
2004317723.tif 000005
【００８２】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、本発明は、接触帯電方式、近接帯電方式の使用に伴う問題点を解消するために、下記の構成を特徴とする帯電装置であり、均一な帯電を達成することにより、このような帯電部材からのオゾン発生量を低減させ、かつ長期に渡って良好な帯電性を確保することを目的とする。
【００８３】
（１）像担持体に近接配置した帯電部材に電圧を印可することにより該像像担持体を帯電させる近接帯電装置において、該帯電部材は円筒あるいは円柱形状の導電性部材と、その表面を覆う体積固有抵抗１０５〜１０１２Ω・ｃｍの抵抗層を備えたローラ部材であって、該ローラ部材は該像担持体と非接触で５〜１５０μｍの最近接間隔を有し、該像担持体を帯電させる際に該ローラ部材に電圧を印可すると共に該ローラ部材が回転駆動する近接帯電装置であって、該抵抗層は導電材料として磁性体を用いていることを特徴とする近接帯電装置。
【００８４】
（２）前記磁性体はフェライト系、アルニコ系、ネオジウム系であることを特徴とする。
【００８５】
（３）前記ローラの抵抗層あるいは抵抗体はＥＥＡ樹脂（エチレンエチルアクリレート）、ＰＯＭ樹脂（ポリアセタール）、ＰＡ樹脂（ナイロン、ポリアミド）、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）を有する。
【００８６】
（４）前記ローラ部材は、ローラ部材の表面の移動速度と像担持体の表面の移動速度が、同方向もしくは逆方向に相対的速度差で回転駆動されることを特徴とする。
【００８７】
（５）前記ローラ部材が前記像担持体に対してその周速が２０％以上の回転数で回転することを特徴とする。
【００８８】
（６）前記ローラ部材の近傍に前記ローラ部材を清掃する清掃部材を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子写真方式に本発明を適用した場合の画像形成装置の構成概略図
【図２】従来の一実施例である画像形成装置の構成概略図
【図３】ローラ帯電装置の模式図
【図４】本発明の比較例で示される適用範囲
【図５】周速差の有無による帯電電位の変化
【符号の説明】
１  感光体
２  レーザ露光手段
３、３０  ローラ帯電器
３ａ、３０ａ  芯金
３ｂ、３０ｂ  抵抗層
３０ｃ  隙間を確保するための樹脂層
４  現像器
６  定着装置
７  転写ローラ
８  前露光ランプ
【図１】
2004317723.tif 000006
【図２】
2004317723.tif 000007
【図３】
2004317723.tif 000008
【図４】
2004317723.tif 000009
【図５】
2004317723.tif 000010