(57)【要約】【課題】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、又、帯電を安定的に行うことができ、且つ、その電位を簡単に高精度で制御でき、更にオゾン発生の極端な低減が可能で、制作が容易であり、それ自体高耐久性を持つ近接帯電装置を提供すること。【解決手段】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、該帯電部材は円筒或は円柱形状の導電性部材と、体積固有抵抗１０５〜１０１２Ω・ｃｍの抵抗層と、その表面を覆う導電性微粒子を分散した樹脂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、該抵抗層は導電材料として磁性体を用いる。【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加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、
前記帯電部材は円筒或は円柱形状の導電性部材と、体積固有抵抗１０５ 〜１０１２Ω・ｃｍの抵抗層と、その表面を覆う導電性微粒子を分散した樹脂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或は抵抗体は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又は２記載の近接帯電装置。
【請求項４】
前記導電性微粒子は、導電性酸化亜鉛、導電性酸化チタン、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、ｉ、Ｆｅ、カーボンブラック、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム、インジウム、硫酸バリウムから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の近接帯電装置。
【請求項５】
前記樹脂層はポリアミド、エポキシ、エチレン−酢酸ビニル共重合体、フェノール樹脂から選ばれる少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の近接帯電装置。
【請求項６】
前記ローラ部材は、像担持体の移動に伴って従動回転することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の近接帯電装置。
【請求項７】
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、同方向若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１〜５の何れかに記載の近接帯電装置。
【請求項８】
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１〜７の何れかに記載の近接帯電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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近接帯電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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）に像担持体面を晒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、既に実用化されている。
【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）等の種々の形態があり、又、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或は直流電圧と交流電圧の重畳電圧を印加した帯電部材（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のプロセス・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、ＢＲ、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とから成る。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。
【００１１】
又、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若しくは散らすために清掃部材（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に印加される。感光ドラム１の周面は、電圧が印加され、且つ、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。
【００１２】
一方、リーダ部では、原稿台１０上に置かれた原稿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われ、デジタル信号に変換されてプリンタ部に送られる。
【００１３】
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。
【００１４】
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わせる。
【００１５】
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５×１０８
Ωのものを用い、＋２０００Ｖの直流電圧を印加して転写を行った。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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加すると、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。
【００２０】
２）「帯電音」の発生：
帯電ローラ３に交流電圧を印加した時に、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、所謂「帯電音」が発生し易い。この問題は帯電部材に印加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、ムラの無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。
【００２１】
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、画像欠陥が発生し易い。
【００２２】
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、所謂「帯電ローラ跡」と称される画像不良が発生することがある。
【００２３】
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に傷や融着が生じ易く、中低速機においても感光ドラムの寿命は４万枚と短い。
【００２４】
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、即ちローラ形態のものに限らず、ブレード形態のもの、ロッド形態のもの等、他の形態のものについて共通する問題である。
【００２５】
上記問題点を回避するために、特許文献１や特許文献２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。
【００２６】
上記特許文献１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の保護層とから成るローラに電気バイアスを印加しているもの、上記特許文献２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。
【００２７】
【特許文献１】米国特許第３，９３５，５１７号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１４６，２８０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
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上記特許文献１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の保護層とから成るローラに電気バイアスを印加しているが、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且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（若しくは印加電圧）が高くなり、又、帯電開始時の電圧印加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に合わせられず、更にマクロ的な感光体電位の調節さえもできない。又、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。
【００２９】
又、前記特許文献２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塊となってこぼれ落ちることによる画像欠陥が発生した。又、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。
【００３０】
更に、上記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。
【００３１】
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、又、帯電を安定的に行うことができ、且つ、その電位を簡単に高精度で制御でき、更にオゾン発生の極端な低減が可能で、制作が容易であり、且つ、それ自体高耐久性を持つ近接帯電装置を提供することである。
【００３２】
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近接帯電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、像担持体に近接配置した帯電部材に電圧を印加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、前記帯電部材は円筒或は円柱形状の導電性部材と、体積固有抵抗１０５
〜１０１２Ω・ｃｍの抵抗層と、その表面を覆う導電性微粒子を分散した樹脂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。
【００３４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、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。
【００３５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ローラの抵抗層或は抵抗体は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。
【００３６】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記導電性微粒子は、導電性酸化亜鉛、導電性酸化チタン、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、ｉ、Ｆｅ、カーボンブラック、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム、インジウム、硫酸バリウムから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする。
【００３７】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記樹脂層はポリアミド、エポキシ、エチレン−酢酸ビニル共重合体、フェノール樹脂から選ばれる少なくとも１つを含んでいることを特徴とする。
【００３８】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記ローラ部材は、像担持体の移動に伴って従動回転することを特徴とする。
【００３９】
請求項７記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、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、同方向若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。
【００４０】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７の何れかに記載の発明において、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。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、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、又、帯電を安定的に行うことができ、且つ、その電位を簡単に高精度で制御でき、更にオゾン発生の極端な低減が可能で、制作が容易であり、且つ、それ自体高耐久性を持つ近接帯電装置を提供することができる。
【００４２】
又、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近接帯電装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
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、これは本発明を何ら限定するものではない。
【００４４】
［実施例１］
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及び非接触ローラ表面の拡大図である。尚、帯電器３０の構成及び動作以外は従来例と同様であるため説明は省略する。
【００４５】
図１及び図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或は円柱状の導電性部材３０ａと、体積固有抵抗１０５
〜１０１２Ω・ｃｍの抵抗層３０ｂと、その表面を覆う体積固有抵抗１０５ 〜１０１２Ω・ｃｍの表面層を備えており、帯電ローラ３０は感光ドラム１の母線方向に配置され、感光ドラム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となるように両端に樹脂層３０ｃ（若しくは樹脂テープ）が設けられており、感光ドラム１の回転に伴い従動する。
【００４６】
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・ローラとして作製したものである。
【００４７】
表面層３０ｄは、導電性微粒子をポリマーバインダー中に分散して塗布することにより得られる導電層で形成が容易であり、均質な表面を形成することに適している。このとき用いた導電性微粒子の１次粒径は１００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以下のものが良い。導電性微粒子としては、導電性酸化亜鉛、導電性酸化チタン、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、カーボンブラック、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム、インジウム等が用いられ、これらを絶縁性微粒子の表面にコーテイングして用いても良い。前記導電性微粒子の含有量は体積抵抗が十分に低くなるように使用され、好ましくは１×１０１０Ω・ｃｍ以下の抵抗となるように添加される。より好ましくは１×１０８
Ω・ｃｍ以下で用いられる。
【００４８】
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、感光ドラム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。又、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、更には直流でも良い。
【００４９】
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。尚、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。
【００５０】
＜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１．５×１０４
Ω・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２×１０４
Ω・ｃｍであった。
【００５１】
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。尚、この帯電ローラの抵抗値は４×１０３
Ωであった。
【００５２】
＜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１．５×１０４
Ω・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２×１０４
Ω・ｃｍであった。
【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、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。尚、この帯電ローラの抵抗値は８×１０３
Ωであった。
【００５４】
＜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１．５×１０４
Ω・ｃｍ）とＮｉ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径３０μｍ、体積固有抵抗３×１０７ Ω・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１．５×１０５
Ω・ｃｍである。
【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、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。尚、この帯電ローラの抵抗値は３×１０４
Ωであった。
【００５６】
＜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１．５×１０４
Ω・ｃｍ）とＮｉ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径３０μｍ、体積固有抵抗３×１０７ Ω・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１×１０６
Ω・ｃｍである。
【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、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。尚、この帯電ローラの抵抗値は２×１０５
Ωであった。
【００５８】
＜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１．５×１０４
Ω・ｃｍ）とＮｉ−Ｚｎ−Ｆｒ（平均粒径３０μｍ、体積固有抵抗３×１０７ Ω・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５×１０６
Ω・ｃｍである。
【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、２．１ｋＶpp以下で砂地かぶりが発生したが、２．２ｋＶVpp 以上で安定した帯電領域を見出すことができた。尚、この帯電ローラの抵抗値は１×１０６
Ωであった。
【００６０】
＜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３×１０７
Ω・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２×１０７
Ω・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、２．３ｋＶpp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。尚、この帯電ローラの抵抗値は４×１０６
Ωであった。
【００６２】
＜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５×１０８
Ω・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１．５×１０８
Ω・ｃｍであった。
【００６３】
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無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取り、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。尚、この帯電ローラの抵抗値は３×１０７
Ωであった。
【００６４】
＜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５×１０８
Ω・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３．５×１０７
Ω・ｃｍであった。
【００６５】
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無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取り、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。尚、この帯電ローラの抵抗値は７×１０６
Ωであった。
【００６６】
＜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５×１０８
Ω・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。
【００６７】
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無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取り、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。尚、この帯電ローラの抵抗値は３×１０７
Ωであった（比較例７と同じ）。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
一方、帯電ローラ３０へ印加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。
【００７１】
又、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拘らず、図４の範囲に入るように肉厚を制御すれば、良好な帯電が可能となることは言うまでもない。
【００７２】
尚、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。
【００７３】
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。又、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。
【００７４】
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。
【００７５】
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異常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。
【００７６】
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加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。
【００７７】
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。
【００７８】
【表１】
2005173283.tif 000003
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では表面に粒径の大きい磁性体が露出していた部分に対応してホワイトスポットが発生したが、この帯電ローラ上に、表面層３０ｄとしてフェノール樹脂（商品名: プライオーフェン、大日本インキ化学工業（株）製）１６７部をメチルセロソルブ１００部に溶解したものへ導電性硫酸バリウム超微粒子２００部及び平均粒径２μｍのシリコーン樹脂粒子３部を分散したものを浸せきコーティング法により塗工し、乾燥後の膜厚が１５μｍの導電層を形成することによって、磁性体の露出を抑え、且つ、より微粒子の導電材料とすることにより、ホワイトスポットの発生を抑えることができた。
【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、ファーブラシと共に用いることで５０万枚耐久しても、熱硬化性の樹脂を用いたことにより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】
尚、ここでは導電性微粒子として硫酸バリウム、表面層樹脂としてフェノール樹脂を用いたが、導電性酸化亜鉛、導電性酸化チタン、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、カーボンブラック、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム、インジウム等の導電性材料とポリアミド、エポキシ、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の硬化型樹脂を用いても同様の効果が得られた。
【００８１】
［実施例２］
上記実施例において使用した帯電ローラを回転駆動させても同様の効果が得られる。
【００８２】
図５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或は円柱状の導電性部材３０ａと、体積固有抵抗１０５
〜１０１２Ω・ｃｍの抵抗層３０ｂと、その表面を覆う体積固有抵抗１０５ 〜１０１２Ω・ｃｍの表面層３０ｄ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３０’ｃ内部に設けられたボールベアリングを介して軸支されており、突き当てコロ３０’ｃを感光ドラム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、且つ、回転駆動可能となっている。
【００８３】
又、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６（ａ），（ｂ）に示す。図６（ａ）はローラを１００ｍｍ／ｓｅｃ（従動と同等）で駆動しながら高圧を印加した場合である。それに対して図６（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、同様に高圧を印加した場合である。
【００８４】
両図から分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６（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分かる。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６（ａ））はドラム表面電位にムラが生じていることが分かる。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。
【００８５】
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’を周速差が付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。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ、静電記録装置等の画像形成装置に適用可能な近接帯電装置に対しての利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【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である。
【図２】従来の一実施例である画像形成装置の構成概略図である。
【図３】ローラ帯電装置の模式図である。
【図４】本発明の比較例で示される適用範囲を示す図である。
【図５】ローラ帯電装置の模式図である。
【図６】周速差の有無による帯電電位の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
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】
2005173283.tif 000004
【図２】
2005173283.tif 000005
【図３】
2005173283.tif 000006
【図４】
2005173283.tif 000007
【図５】
2005173283.tif 000008
【図６】
2005173283.tif 000009