(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状基体の外周面に感光層が形成されている電子写真用感光体を帯電するための帯電装置において、
直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を前記感光層に印加する、軸を備える帯電ローラと、
前記軸に直角の方向に振動するように軸の支持部に取り付けられており、かつ、前記交流電圧のピーク値と同位相にピーク値を有し、交流電圧により発生する帯電ローラの振動を抑制する整流振動電圧が印加される圧電素子と、
を備えることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
円筒状基体の外周面に感光層が形成されている電子写真用感光体を帯電するための帯電装置において、
直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を前記感光層に印加する、軸を備える帯電ローラと、
前記軸に直角の方向に振動するように軸の支持部に取り付けられており、かつ、前記交流電圧のピーク値と同位相にピーク値を有する整流振動電圧が印加される圧電素子と、
を備え、
前記圧電素子は、前記帯電ローラの振動を相殺する位相と大きさで振動することを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の帯電装置、円筒状電子写真用感光体現像器及びクリーナを備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】
請求項３記載のプロセスカートリッジが脱着可能に取り付けられていることを特徴とする電子写真画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体への帯電方式として接触帯電を用いる帯電装置およびそれを含むプロセスカートリッジ又は電子写真画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真画像形成装置においては、電子写真プロセスを実行するために必要な感光体の帯電プロセスには、従来はコロナ放電方式が用いられていた。近年、装置の小型化、構造のシンプル化、電源の低圧化、コロナ放電に比べてオゾンの発生量が少ないこと等の理由から、ローラ帯電、ブレード帯電などの接触帯電方式が多く採用されるようになってきた。
【０００３】
図３に帯電装置の断面を表す模式図を示す。１０は感光体である。この感光体はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる円筒状基体１１と、この円筒状基体の外周面に形成される感光層１２を備えている。この感光体１０には帯電ローラ１４が所定の圧力で接触している。電源１３からの印加電圧がこの帯電ローラ１４を介して感光層１２に加えられる。この帯電ローラ１４は金属性の軸と、弾性力を有し、この軸を被覆する導電性ゴムなどからなり、感光体の回転と共に回転する。
【０００４】
電源１３からは、直流電圧に帯電電圧の２倍以上のピーク間電圧を持つ交流電圧を重畳した振動電圧が帯電ローラ１４を介して感光層１２に印加される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記に説明したような接触帯電では、プロセススピードを速くするために感光体の回転数をあげる場合にも一様帯電とするには、交流電圧の周波数を高くする必要がある。しかし、周波数を高くしすぎると、特開平４-８６６８２号公報に記載のようなメカニズムで騒音が発生するという問題が新たに発生する。
【０００６】
すなわち、感光体と帯電ローラ間に振動電圧が印加されると、その間に静電気力による引力が働いて相互に引き寄せられ、引力が弱くなると弾性的回復力により、相互に離間するという現象が交流周波数に関連する振動数で発生し、交流の周波数によっては人に音と聞こえる場合がある。このようなメカニズムによる振動は印加された交流電圧周波数の２倍の振動数で生ずると言われている。
【０００７】
この騒音は振動数によっては非常に耳障りな音になるので、この騒音の低減に対しては市場から強い要請がある。
【０００８】
前記特開平４-８６６８２号公報においては、帯電音を聞こえにくくする対策として、音の発生源を画像形成装置の下部に置き、装置外部への流出を抑える構造を提案している。しかしながら、根本的な対策にはなっていない。
【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る。
【００１０】
本発明は帯電時の騒音が低減された帯電装置、またそれを備えるプロセスカートリッジ又は電子写真画像形成装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記目的は、円筒状基体の外周面に感光層が形成されている電子写真用感光体を帯電するための帯電装置において、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を前記感光層に印加する、軸を備える帯電ローラと、前記軸に直角の方向に振動するように軸の支持部に取り付けられており、かつ、前記交流電圧のピーク値と同位相にピーク値を有し、交流電圧により発生する帯電ローラの振動を抑制する整流振動電圧が印加される圧電素子と、を備えることにより、達成される。
【００１２】
また、円筒状基体の外周面に感光層が形成されている電子写真用感光体を帯電するための帯電装置において、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を前記感光層に印加する、軸を備える帯電ローラと、前記軸に直角の方向に振動するように軸の支持部に取り付けられており、かつ、前記交流電圧のピーク値と同位相にピーク値を有する整流振動電圧が印加される圧電素子と、を備え、前記圧電素子が、前記帯電ローラの振動を相殺する位相と大きさで振動することにより、上記目的は達成される。
【００１３】
また、上記帯電装置と円筒状電子写真用感光体を備えるプロセスカートリッジとすることにより達成される。
さらにまた、上記プロセスカートリッジが脱着可能に取り付けられている電子写真画像形成装置とすることにより達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。本発明は次に述べる実施例に限定されるものではない。
【００１５】
図１は本発明の帯電装置にかかる感光体と帯電ローラを示す斜視図である。
【００１６】
図２は図１の帯電装置の軸支持部を拡大した模式断面図である。
【００１７】
直径３０mm、長さ２５０mmの感光体１の外周面の感光層１aに接触する帯電ローラ２の軸支持部３に圧電素子３aが取り付けられている。帯電ローラ２は直径６mmの金属製軸４に導電性ゴムを被覆して直径１２mmに成形後、表面処理をしたものである。圧電素子３ａには帯電ローラ２の軸４に直角の方向に振動するように電極ａ、電極ｂが設けられている。この圧電素子３ａは電極ａにプラスの電圧を印加して電極ｂをアースに接続すると、電界方向に収縮し、逆にマイナスの電圧を印加すると、電界方向に膨張する性質を持つ。電極ａ、電極ｂ間に交流電圧を印加することにより、電極ａ−電極ｂ方向すなわち、軸に直角の方向に交流電圧の周波数に対応する振動周波数を有する振動を加えることができる。
【００１８】
図４は帯電ローラに印加する交流電圧波形で、振動中心バイアス  −６００Ｖ（ボルト）、ピーク間電圧  １９５０Ｖ（ボルト）、周波数  ５００Ｈｚ（ヘルツ、周期２ｍsec）である。
【００１９】
図５〜７はそそれぞれ圧電素子の電極a に印加する電圧波形である。
【００２０】
図５は、図４の交流波形をピーク電圧５０Ｖにして整流した波形である。
【００２１】
図６は図５の電圧波形の極性を逆にした場合である。
【００２２】
図７は図５の周波数を２倍にした場合である。
【００２３】
（帯電音測定実験）
本発明の帯電装置及びプロセスカートリッジを組み込んだプリンタ内部に小型マイクロフォンを挿入し、測定音をパソコンに取り込んだ。この測定音を市販の周波数解析ソフトで周波数スペクトル化し、帯電音の音圧レベルを測定した。この実験での帯電音の測定周波数は１０００Ｈｚである。
【００２４】
実験１〜４として図５〜７に示す電圧波形を圧電素子に印加したときの音圧レベルの測定を行い、その結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0004529254.tif 000002
（実験１）は、圧電素子に電圧を印加せず、その機能を有効にしない場合で、１０００Ｈｚでの音圧レベルは２０ｄＢであり、相当気になる騒音の状態であった。
【００２６】
（実験２）は、圧電素子に図５の電圧波形が印加される場合であり、図４に示す電圧波形が帯電ローラに電圧印加されると、その電圧が各ピーク値（山と谷）のとき、同位相で圧電素子の電極ａにもプラス５０Ｖのピーク値を有する整流振動電圧が印加される。この際、図４の電圧波形で、各ピーク電圧値のとき、感光体と帯電ローラ間には最大の静電気引力が働くが、同時に圧電素子にも最大の収縮力が作用するので、前記の感光体と帯電ローラ間の静電気引力が相殺され、騒音の音圧レベルを２０ｄＢから８ｄＢに低減することができる。図５では圧電素子に印加される電圧は＋５０Ｖとしたが、いつもこの電圧値が騒音レベルの低減のために最適値であることを示すものではない。圧電素子に印加する電圧値と振幅の大きさの関係は素子によって異なるので、適宜、印加電圧を調整して最適値にする必要がある。
【００２７】
（実験３）は、圧電素子の電極aに図６に示す電圧波形を印加した場合である。この場合は、実験１の場合よりも騒音の音圧レベルが２０ｄＢか２５ｄＢへ増幅されていた。これは、実験２の場合とは逆に圧電素子が膨張するように作用するため、帯電ローラの振動が同調して振幅が拡大した結果である。
【００２８】
（実験４）は圧電素子の電極aに図７に示す電圧波形を印加した場合である。実験１と同様な騒音のままであり、その音圧レベルに変化はみられなかった。
【００２９】
図７に示す電圧波形のピークは帯電ローラの電圧波形のピークとは時間的にずれているので、帯電ローラの振動を抑制できていない。これらの結果から、圧電素子への印加電圧は電圧ピークの位相を帯電ローラの電圧波形の電圧ピーク位相に合わせると共に、電圧のピーク値を帯電ローラの振動を抑制する大きさと極性にすることが必要であることが分かる。
【００３０】
本発明にかかるプロセスカートリッジは上記帯電器を電子写真用感光体に接触させ、さらに電子写真プロセスを実行するための現像器とクリーナを１つの筐体に収めて電子写真画像形成装置に着脱可能な構造にしたものである。
【００３１】
本発明にかかる電子写真画像形成装置は、上記プロセスカートリッジとこのプロセスカートリッジに収められている電子写真プロセス以外のプロセスを行う部材とからなり、画像信号に従って露光を行う機構、現像されたトナー画像を転写材に転写する機構、転写された転写紙を定着する機構などその他公知の一連の画像形成をスムースに行う機構などが付加されたものである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、円筒状電子写真用感光体を帯電するために接触する帯電ローラを備える帯電装置およびそれを含むプロセスカートリッジ又は電子写真画像形成装置において、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を感光層に印加する、軸を備える帯電ローラと、前記軸に直角の方向に振動するように軸の支持部に取り付けられており、かつ、前記交流電圧のピーク値と同位相にピーク値を有し、交流電圧により発生する帯電ローラの振動を抑制する整流振動電圧が印加される圧電素子と、を備えるものとしたので、帯電時の騒音が低減する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の帯電装置にかかる感光体と帯電ローラを示す斜視図
【図２】  図１の帯電装置の軸支持部を拡大した模式断面図
【図３】  帯電装置の断面を表す模式図
【図４】  帯電ローラに印加する交流電圧波形
【図５】  圧電素子の電極ａに印加する電圧波形
【図６】  図５の電圧波形の極性を逆にした電圧波形
【図７】  図５の周波数を２倍にした電圧波形
【符号の説明】
１：円筒状基体
２：帯電ローラ
３：軸支持部
３ａ：圧電素子
１０：円筒状電子写真用感光体
【図１】
0004529254.tif 000003
【図２】
0004529254.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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