JP2003091139A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
を与えその電荷受容体上の電荷によってトナーの移動を
制御するプロセスを含む画像形成プロセスを経て最終的
に記録媒体上にトナー像を転写および定着することによ
りその記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成す
る画像形成装置に関し、低コストで小型化する。 【解決手段】電圧が印加され電荷受容体に接触した状態
で回転することによってその電荷受容体に電荷を与える
帯電ロール211と、帯電ロール211の両端部それぞ
れに独立に固定された帯電ロール211を支持する一対
の支持部材212と、一対の支持部材212を回転自在
に保持する保持部材214とを備える。
Description
移動する電荷受容体上に電荷を与えその電荷受容体上の
電荷によってトナーの移動を制御するプロセスを含む画
像形成プロセスを経て最終的に記録媒体上にトナー像を
転写および定着することによりその記録媒体上に定着ト
ナー像からなる画像を形成する画像形成装置に関する。
機やプリンタなどの画像形成装置では、感光体表面に現
像像を得るため、まず、回転する感光体を帯電させる。
続いて、帯電された感光体を像露光することにより、そ
の感光体表面に静電潜像を形成し、現像剤の付着により
その静電潜像を可視化して現像像を得る。一方、最終的
に画像が形成される記録紙も帯電させ、静電気力によっ
て現像像をその記録紙に転写し、定着することにより記
録紙上に画像を形成する。このように、画像形成装置内
では様々な帯電が行われている。画像形成装置に採用さ
れる帯電方式としては、非接触帯電方式と接触帯電方式
とがある。非接触帯電方式は、半導電性を有する導電性
部材を電荷受容体表面に近接・隔離させて配置し、その
導電性部材に電圧を印加してコロナ放電を発生させるこ
とにより帯電を行うものである。接触帯電方式は、半導
電性を有する導電性部材を電荷受容体表面に接触するよ
うに配置し、その導電性部材に電圧を印加して接触部近
傍の微小空隙で放電を発生させることにより帯電を行う
ものである。いずれの帯電方式においても、良好な画像
を得るためには、電荷受容体表面を均一な電位に帯電す
ることが必要である。
て説明する。非接触帯電方式では、電圧を印加する導電
性部材と感光体表面とが非接触のため、感光体表面を均
一な電位に帯電するために、電圧を印加する導電性部材
と感光体表面との離間距離を一定に保つことが必要にな
る。このため、非接触帯電方式では、導電性部材と感光
体表面との離間距離を一定に保つための保持機構が必要
となる。接触帯電方式では、感光体表面を均一な電位に
帯電するために、導電性部材の、感光体との密着性を良
好にして安定した微小空隙を形成する必要がある。この
ため、ロール状の導電性部材を用いる場合には、そのロ
ール状の導電性部材の軸心方向に金属シャフトを貫通さ
せ、その金属シャフトの両端にばねなどで荷重を加えて
導電性部材を感光体表面に押し付けることが行われてい
る。
化、低コスト化が進んでいる。非接触帯電方式では、導
電性部材を薄板等の小さな部材にすることができるもの
の、上述のような保持機構が必要となるため、画像形成
装置の大型化につながってしまう。一方、接触帯電方式
では、導電性部材を電荷受容体に直接接触させるため、
非接触帯電方式に必要な保持機構が不要となり、このた
め、接触帯電方式は、画像形成装置の小型化に適してい
る。
触帯電方式を採用した画像形成装置のさらなる小型化に
ついて検討すると、上記金属シャフトを細くすることが
考えられる。
属シャフトは、押しつけ力に耐えうるだけの剛性が必要
である。また、導電性部材の、感光体との密着性を良好
にして安定した微小空隙を形成するために、金属シャフ
トを回転中心にして導電性部材を回転させ、導電性部材
外周面の加工を行い、導電性部材の外形精度を高めるこ
とがあるが、導電性部材が弾性体であると、金属シャフ
トが細くなればなるほど外形精度を上げることが非常に
難しくなり、歩留りの低下等といったコストアップにつ
ながってしまう。このため、金属シャフトを細くするに
は限界がある。このような金属シャフトの小径化の制限
は、感光体を帯電する場合に限らず、画像形成装置内に
おいて、感光体以外の電荷受容体を帯電(電荷付与)す
る場合にも同様である。そのため、金属シャフトを細く
するという観点から、画像形成装置を低コストで小型化
することはさほど望めない。
型化することのできる画像形成装置を提供することを目
的とする。
明の第1の画像形成装置は、所定の移動方向に移動する
電荷受容体上に電荷を与えその電荷受容体上の電荷によ
ってトナーの移動を制御するプロセスを含む画像形成プ
ロセスを経て最終的に記録媒体上にトナー像を転写およ
び定着することによりその記録媒体上に定着トナー像か
らなる画像を形成する画像形成装置において、電圧が印
加され上記電荷受容体に接触した状態で回転することに
よってその電荷受容体に電荷を与える帯電ロールと、上
記帯電ロールの両端部外周を回転自在に保持する保持部
材とを備えたことを特徴とする。
成装置は、所定の移動方向に移動する電荷受容体上に電
荷を与えその電荷受容体上の電荷によってトナーの移動
を制御するプロセスを含む画像形成プロセスを経て最終
的に記録媒体上にトナー像を転写および定着することに
よりその記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成
する画像形成装置において、電圧が印加され上記電荷受
容体に接触した状態で回転することによってその電荷受
容体に電荷を与える帯電ロールと、上記帯電ロールの両
端部それぞれに独立に固定された該帯電ロールを支持す
る一対の支持部材と、上記一対の支持部材を回転自在に
保持する保持部材とを備えたことを特徴とする。
記帯電ロールが、その帯電ロール外周を形成する、可撓
性のある円筒形の薄肉状部材と、上記薄肉状部材の円筒
形内部に充填された弾性体層と、上記薄肉状部材に給電
する電極とを備えたものであることが好ましく、さら
に、上記薄肉状部材は、上記帯電ロールの軸心方向の長
さに関し上記弾性体層よりも長く、両端部それぞれがそ
の弾性体層から突出するようにその弾性体層を取り巻く
ものであって、上記薄肉状部材の、上記弾性体層から突
出した両端部それぞれの内部に、その薄肉状部材を補強
する補強部材が配備されていることがより好ましい。
ては、上記帯電ロールが、その帯電ロール外周を形成す
る、可撓性のある円筒形の薄肉状部材と、上記薄肉状部
材の円筒形内部の、その薄肉状部材両端部を除く部分に
充填された、その薄肉状部材との間が周方向に回動自在
な弾性体層とを備え、上記一対の支持部材が、上記薄肉
状部材の両端部内周に摺動自在に接触してその薄肉状部
材に給電するものであるとともに、上記保持部材に保持
され所定の回転駆動機構からの回転駆動力をその弾性体
層に伝達するものであって、上記薄肉状部材の、上記支
持部材との接触領域に、その薄肉状部材とその支持部材
との間の摺動時の摩擦抵抗を低減する摩擦抵抗低減手段
を有するものであることが好ましく、さらに、上記薄肉
状部材の回転を補助する回転補助部材を備えたことがよ
り好ましい。
記帯電ロールは、上記電荷受容体に対し、その帯電ロー
ルの少なくとも一部分がその電荷受容体から離れる方向
に自重が加わる位置に配備されたものであって、上記帯
電ロールを、上記電荷受容体に接触した状態に保持する
ロール保持部材を備えたことであってもよい。
記電荷受容体が、上記帯電ロールにより電荷が与えられ
た後にトナー像を担持して所定の方向に移動する像担持
体であってもよく、さらに、上記電荷受容体は、上記帯
電ロールにより電荷が付与される前に電荷が付与された
状態にあるものであって、上記帯電ロールは、上記電荷
受容体に、その電荷受容体に付与されている電荷を除去
する電荷を与えるものであってもよい。
記電荷受容体が、上記記録媒体であってもよい。
説明する。
形成装置の一実施形態について説明する。
実施形態を示す概略構成図である。
1を中心にして矢印R1方向に回転する感光体(電荷受
容体)11を備え、この感光体11の周囲には、感光体
11の表面を帯電させる帯電装置21が備えられている
ほか、露光装置31、現像装置41、転写装置51、ク
リーニング装置61、および除電ランプ71も備えられ
ている。さらに、この画像形成装置1内には、用紙Pを
収納する用紙カセット81とトナー像を定着する定着装
置91も備えられている。
21により感光体11が所定の電位に帯電された後、露
光装置31によって画像情報に対応したレーザー光が照
射され、感光体11の表面に静電潜像が形成される。こ
の静電潜像は、現像装置41によって現像され、感光体
11へのトナーの付着による可視像が形成される。さら
に、用紙カセット81から、用紙Pが、ペーパーガイド
82に沿って感光体11と転写装置51との間に搬送さ
れ、転写装置51により感光体11上のトナー像が用紙
P上に転写される。転写されたトナー像は、定着装置9
1で定着され、用紙P上にプリント像が形成される。一
方、転写工程後、感光体11の回転に伴い、感光体11
上に残留した転写残トナーは、クリーニング装置61に
より清掃され、除電ランプ71により感光体11表面が
除電された後、再び帯電装置21による帯電工程にはい
る。
画像形成装置1が備えている帯電装置21について詳述
する。
の一端側を示す斜視図である。
を採用したものであって、感光体11の上方に配備され
ている。このような帯電装置21は、帯電ロール211
と、一対の支持部材212と、電源213とを備えてい
る。帯電ロール211は、感光体11の表面に接触した
状態で矢印R2方向に回転するものである。なお、図1
に示す点Aは、紙面に対して垂直な方向に延びる、帯電
ロール211の回転中心軸を表したものであり、支持部
材212の軸は、この帯電ロール211の回転中心軸A
に重なっている。帯電ロール211には、支持部材21
2を介して電源213から所定の電圧が印加される。
帯電電極2111と、形状規定部材2112と、シール
部材2113とを有する。
外周を形成する円筒形のものであって、厚さが10μm
〜1mm程度の可撓性を有する半導電性の材料からなる
ものである。したがって、帯電電極2111は、本発明
にいう薄肉状部材に相当する。この帯電電極2111の
材料としては、たとえば、ポリエステル、ポリアミド、
ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポ
リウレタン、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリ
イミド、PEN、PEK、PES、PPS、PFA、E
TFE、CTFE等の樹脂、もしくはシリコンゴム、E
PDM、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリ
ルゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム等の合成ゴムに、
カーボンブラックや金属粉末、金属酸化物等の導電性の
粉末や4級アンモニウム塩などのイオン導電材を混入し
たものを用いることができる。樹脂もしくは合成ゴムへ
のこれらの導電性粒子の混入にあたっては、帯電電極2
111の体積抵抗率が好ましい値となるように、導電性
粒子の混入量を調整する必要がある。帯電電極2111
の体積抵抗率が、102Ω・cm以下では火花放電が発
生しやすく、1011Ω・cm以上ではドット状の帯電不
良を起こしやすいため、103Ω・cm〜1010Ω・c
mの範囲となるように導電性粒子の混入量を調整する。
特に、104Ω・cm〜107Ω・cm範囲となるように
導電性粒子の混入量を調整すると、帯電器に印加する帯
電電圧を比較的低く設定することが可能であるうえ、プ
ロセススピードが150mm/sec以上の高速機で使
用する場合には、電位変動を小さく抑えることが可能に
なる。また、帯電電極2111には、導電性粒子を混入
させた、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、
EPDMゴム等の有極性ゴムや、酸化チタン、アモルフ
ァスシリコン等の半導電性の無機材料を絶縁体の基体上
に薄膜もしくは厚膜蒸着して形成したものを用いてもよ
い。ただし、有極性ゴムなどは付着力が高いため、低付
着材料等で表面をコーティングするといった工夫が必要
である。また、薄膜もしくは厚膜蒸着した場合は、表面
硬度が大きいため、ベルトやフィルムなどの薄肉状の部
材上に形成することが好ましい。また、この帯電電極2
111は、感光体11に対して柔らかく当たる方が好ま
しいため、これらの材料の好適な厚さは一般的には薄い
程よいといえる。しかし、あまり薄すぎると耐久性が低
下してしまうため、厚さのおおよその目安としては、ヤ
ング率を指標にして決定することができる。好適なヤン
グ率の目安としては、500[kg/cm2]〜300
00[kg/cm2]である。特に感光体に対して低ス
トレスで接触することを要求されている帯電電極211
1の場合には、23000[kg/cm2]以下が望ま
しい。ただし、ヤング率は、同じ材料の場合、厚さを変
えても一定の物理量であるが、実際の硬度という観点で
は、同じ材料の場合、薄いほど柔らかくなる。したがっ
て、上記の目安を参考に、ヤング率が大きい場合には薄
くすることによって柔軟性を引き出すことができ、ヤン
グ率が小さい場合には、厚くすることによって耐久性を
向上させることができる。図3に示す帯電電極2111
は、厚さ50μmのPVdFを外径8mm(内径7.9
mm)の円筒形にしたものであって、体積抵抗率は10
5Ω・cmである。また、帯電電極2111は、図2に
示すように、感光体11の表面に接触するものであり、
帯電電極2111の引張弾性率は10〜280kg/m
m2程度に設定されている。
1の内部の、帯電電極2111の両端部を除く部分に充
填されたものであって、帯電ロール211の周方向の形
状を規定する。図3に示す形状規定部材2112は、弾
性を有する導電性のスポンジからなる、外径8mmの円
柱状のものである。したがって、形状規定部材2112
の径は、帯電電極2111の内径よりも僅かに大きい
が、形状規定部材2112が弾性を有するものであるた
め、その弾性を利用して帯電電極2111内に充填され
ている。この結果、形状規定部材2112と帯電電極2
111との接触は均一になる。このような形状規定部材
2112は、本発明にいう弾性体層に相当する。本実施
形態では、帯電電極2111の内周面と形状規定部材2
112の外周面とは非接着であるが、導電性の接着剤を
用いて両者を接着することも可能である。なお、このよ
うな形状規定部材2112は弾性を有するものであれば
どのようなものでも良く、形状規定部材2112には、
ゴム、ブラシ、フェルト、粉末、液体、ゲルなども用い
ることができる。また、図3に示すように形状規定部材
2112が円柱状の場合、その外径は帯電電極2111
の内径よりも小さくてもよい。ただし、あまりに小さす
ぎると、帯電ロール211の回転に伴って、帯電電極2
111の中で形状規定部材2112がばたついてしま
い、感光体の帯電電位が不均一になってしまう恐れがあ
るため、注意が必要である。
内部の形状規制部材2112の両端部に接して、帯電電
極2111内における形状規制部材2112の位置を規
定するものである。このシール部材2113の材料とし
ては、帯電電極2111の説明で例示した各種材料を用
いることができる。本実施形態のシール部材2113に
は、帯電電極2111と同素材のPVdFを100μm
厚の円盤状に成形したものを用いている。なお、シール
部材2113は、絶縁性の材料からなるものであっても
よい。また、液体や粉末の場合は、形状規定部材211
2が帯電電極2111の両端から漏れて画像形成装置1
内を汚染する恐れがあるため、シール部材のシール性を
向上させることが必須になる。また、帯電電極2111
の内周面と形状規定部材2112の外周面とを接着した
場合には、帯電電極2111内での形状規制部材211
2の位置が固定されるため、このシール部材2113は
不要になる。
211の一端側に設けられ導電性を有するSUS303
からなるものであるが、本実施形態の画像形成装置1で
は、支持部材212は、帯電ロール211の両端側それ
ぞれに独立に固定されている。このような一対の支持部
材212それぞれは、帯電ロール211を支持するもの
であって、帯電電極2111の両端部内周面に接して、
帯電電極2111を径方向に軽く押し拡げるように配置
されている。このように配置された支持部材212によ
り、帯電電極2111はやや撓んだ状態になるととも
に、支持部材212と帯電電極2111との摺動は防止
される。また、支持部材212は、シール部材2113
にも接触している。本実施形態においては、支持部材2
12は、帯電ロール211に電源213の電圧を印加す
る役割を担っている。図2に示す、帯電電極2111と
形状規定部材2112とシール部材2113は電気的に
接続されており、形状規定部材2112とシール部材2
113はともに導電性部材であるため、一対の支持部材
212が帯電電極2111の両端部内周面とシール部材
2113との双方に接触していることで、帯電電極21
11は、内周面の広範囲にわたる領域から給電される。
帯電ロール211の両端側それぞれに配備された支持部
材212は、帯電ロール211の両端面211’から、
帯電ロール211と同軸(図1に示す点A参照)に突出
している(図2参照)。また、この支持部材212の外
径形状は、帯電ロール211の太さよりも細い、コの字
状であるが、特に、コの字状に限られるものではない。
なお、支持部材が帯電ロール211に電源213の電圧
を印加する役割を担っていなければ、支持部材には絶縁
性の材料を用いてもよい。
省略したが、帯電ロール211の両端それぞれに、図2
に示す保持部材214を備えている。保持部材214
は、図1に示す感光体の回転軸111と支持部材212
の軸(点A参照)との軸間距離を一定に保って、支持部
材212を回転自在に保持するものであって、外筒部2
141と内筒部2142とを有する。外筒部2141
は、この画像形成装置1の内部に固定されたものであ
る。内筒部2142は、支持部材212と係合して外筒
部2141内で回転する。なお、本実施形態では、内筒
部2142は、絶縁性を有するものである。
材212の軸(点A参照)との軸間距離は、支持部材2
12の硬度やヤング率によって決定される。この軸間距
離が長すぎると、帯電ロール211と感光体11の表面
との接触が不均一となり、部分的に非接触になる領域が
発生して帯電ムラの原因になってしまう。反対に、軸間
距離が短すぎると、帯電ロール211と感光体11との
接触部での線圧が大きくなってしまい、感光体11に傷
ができてしまったり、帯電電極211に異物が付着する
などの二次的な障害が発生してしまう。本実施形態で
は、帯電ロール211が感光体11の表面に均一に安定
して接触するように、この離間距離を、電圧無印加の帯
電ロール211が感光体11の表面によって0.2mm
押しつぶされる長さに設定してある。なお、帯電ロール
211の、感光体11の表面への均一な接触を、より確
実に維持するために、バネ等の押圧手段によって支持部
材212に荷重をかけて、帯電ロール211を感光体1
に向けて押圧させてもよい。
ある。
電極2111に電源213からの電圧を供給する給電電
極として、支持部材2112、シール部材2113、お
よび形状規定部材2112を併せたものが用いられてい
るが、これに限らず、帯電電極211の外周面に接触す
るような専用の給電電極を設けてもよい。また、このよ
うな専用の給電電極の形状は、帯電電極2111の表面
もしくは裏面に接触する場合は、帯電電極2111に接
触することが可能であればどのような形状でもよく、た
とえば、スポンジ、繊維、フェルト、ゴム、不織布、フ
ォーム、ブラシ、ウエブ、ブレード、パドル、ゲル、樹
脂、金属などからなるブロック体やロール等の回転体、
もしくは往復運動をする刷毛状の部材などであってもよ
い。ただし、帯電ロールの形状によっては、給電電極と
帯電電極との接触圧力が小さいほうが望ましい場合があ
り、この場合には、ブラシ、フェルト、不織布、スポン
ジ、ロールなどが好適である。また、給電電極の抵抗値
としては、基本的には帯電電極2111の抵抗値よりも
小さければ十分にその機能を果たすことができるが、環
境変化や経時変化による抵抗値の変動を考慮すると抵抗
値はできるだけ小さいほう(例えば、103Ω・cm以
下)が、より安定した給電を行うことができ好ましい。
による、図1に示す感光体11の表面の帯電について説
明する。
上に光導電層113が積層された構成のものであり、導
体基板112は電気的に接地されている。このような感
光体11の上方に位置する帯電ロール211は、電圧が
無印加の時には、自重によって感光体11に接触してい
る。帯電ロール211に電源213からの電圧が印加さ
れると、帯電電極2111と感光体11の表面との接触
部近傍に形成される微小な空隙では空気のイオン化が発
生する。帯電電極2111には、約−900Vの直流電
圧が印加されているため、−のイオンまたは電子が感光
体11側へ流れて感光体11表面は帯電され、+のイオ
ンは帯電電極2111側へ到達して中和される。また、
帯電ロール211は、電圧が印加されたことによって感
光体11との間に働く静電吸引力により感光体11側に
引っ張られ、感光体11表面に密着し、感光体11の回
転に伴って、その回転方向にやや引っ張られるような撓
んだ形状になる。さらに感光体11が矢印R1方向に回
転すると、帯電ロール211は静電吸引力によって矢印
R2方向に回転し始め、帯電電極2111と感光体11
の表面との接触が安定になる。帯電ロール211の回転
は、帯電ロール211と、保持部材214に保持された
支持部材212とが一体となって回転する。また、帯電
電極2111は抵抗が十分大きいため、放電は安定し、
火花放電に至ることは防止される。さらに、帯電電極2
111に半導電性抵抗体を用いたことにより、接触部近
傍に形成される微小空隙のどの部分にも過大な電流が流
れることが防止され、感光体11の表面は約−350V
に一様に帯電される。なお、帯電ロールに印加する電圧
は、直流電圧に帯電開始電圧の2倍以上の交流電圧を重
畳した電圧(例えば、−350Vの直流成分にピーク間
電圧1500Vの交流成分を重畳した電圧)であっても
よいが、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧では、感光
体表面および帯電電極表面の表面エネルギーを上昇さ
せ、さらには感光体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。
置21の帯電テストに用いられる帯電試験装置について
説明する。
る。
向に回転する感光体11を備えた図1に示す画像形成装
置1に組み込まれたものである。帯電装置21の下流
側、かつ除電ランプ71の上流側には、この帯電試験装
置9が有する表面電位センサー91が配備されている。
この表面電位センサー91は、この感光体11の表面電
位を検知するものであって、表面電位計92に接続され
ている。また、帯電装置21が有する図1に示す電源2
13は、出力電圧を任意に変えることができる直流電源
93に変更されている。この帯電試験装置9を用いた帯
電テストは、帯電ロール211への印加電圧を変化させ
ることで、印加電圧の増減にともなって変化する感光体
11の表面電位を、表面電位計92で測定することによ
り行われる。
帯電テストの結果を示すグラフである。
2で測定された、感光体11の表面電位(−V)を表
し、横軸は、帯電ロール211への印加電圧(−V)を
表す。帯電ロール221に、直流電源93から0V〜−
2000Vの直流電圧を印加した時の感光体11の表面
電位を測定したところ、図4のグラフに示されるよう
に、感光体11の表面電位は約−550Vの印加電圧か
ら急激に上昇しはじめ、−2000Vの印加電圧で約−
1450Vに達することが確認された。この間、帯電装
置21による異常放電の発生は見られなかった。なお、
帯電電極22の材料や膜厚や抵抗を変えた帯電装置を用
いて実験した結果も、同様に良好な結果となった。
ときの、感光体11の表面電位の変動は、10V以下と
なり良好な結果となった。
てプリント像を形成する、図1に示す帯電装置21の信
頼性テストを行った結果、感光体11は、常に一定の電
位に帯電され、プリントサンプルに、かぶりや濃度低下
と言った画像欠陥は発生しなかった。本実施形態の画像
形成装置1が備える帯電装置21の帯電ロール211に
は、金属シャフトが貫通されていないため外径8mmと
いう非常に細い径に抑えられているが、軸方向全域にわ
たって感光体11にほぼ均一に接触しており、ロールピ
ッチの帯電不良や画像ムラ等も未発生であった。また、
耐久性試験として環境を適宜変化させながら、A4を横
送りで5000枚プリントしたが、初期サンプルから最
終サンプルまでほぼ一定した画質を得ることができた。
以上のことから、本実施形態による帯電装置の保持方法
が非常に有効であり、装置の小型化と信頼性の両立を達
成していることが実証された。
では、帯電ロール211を貫通するシャフトを用いず
に、帯電電極2111と感光体11の表面との密着性を
良好にして安定した微小空隙を確保し、感光体11の表
面を均一な電位に帯電することができる。
うなクリーニング装置61を具備していないクリーナレ
ス画像形成装置に適用することもできる。このクリーナ
レス画像形成装置のプロセスは、図1に示す画像形成装
置1におけるプロセスとほとんど同じであるが、感光体
上に残留した転写残トナーはそのまま帯電装置を通過
し、現像装置で回収されたり、次回の転写で転写された
りする。クリーナレス画像形成装置では、感光体上に残
留するトナーや紙粉、放電生成物などによって帯電装置
21の帯電電極2111が汚れやすくなる傾向がある。
したがって、このような場合には、特に帯電電極211
1の硬度や、感光体の回転軸と支持部材212の軸との
軸間距離、形状規定部材2112の弾性率などの選択が
重要になる。この場合、形状規定部材2112について
は、スポンジやフェルト、ブラシ、フォーム、不織布等
の硬度が低い弾性材料からなるものが好適に用いられ
る。また、帯電電極2111の硬度はあまり柔らかすぎ
るとトナーなどの異物が埋まり込んで異常放電を誘発し
たり、異物の固着などが生じてしまうので、帯電電極2
111には、なるべく低付着性である程度硬度の高い材
料を採用することが望ましい。ただし、硬度が高すぎる
と感光体との摺擦によって感光体に傷や摩耗などが発生
してしまうので注意が必要である。
形成装置の一実施形態について説明する。
実施形態を示す概略構成図である。
ンデム型画像形成装置であり、4台の画像形成ユニット
2a、2b、2c、2dを有する。これらの画像形成ユ
ニット2a〜2dそれぞれの構成は、図1に示す画像形
成装置1内の構成とほぼ同じであるが、各現像装置42
にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のト
ナーが入っている。また、この画像形成装置2には被転
写体として、ロール3aに張架された中間転写ベルト3
が備えられており、この中間転写ベルト3は、各画像形
成ユニット2a〜2dにまたがって延在し、循環移動す
るように駆動される。各画像形成各ユニット2a〜2d
から中間転写ベルト3に転写する際には、一次転写装置
52に転写用の電圧が印加される。さらに、4台の画像
形成ユニット2a〜2dの感光体12には、それぞれ帯
電装置22が設けられている。
動する中間転写ベルト3上に、各色のトナーが順次重ね
合わさるように一次転写され、その中間転写ベルト3か
ら、二次転写装置4によって用紙P上に一括して二次転
写される。用紙Pは、破線で示される用紙パス83に沿
って移動し、定着装置92で定着され、プリント像が完
成する。一方、トナーを転写した後の感光体12は、不
図示のクリーニング装置によって残留トナーが除去され
る。そして、感光体除電装置72によって、残留電荷が
除電され、帯電装置22への侵入電位は0Vに均一化さ
れる。感光体除電装置72には、図示しない電源から+
200V〜+600V程度の電圧が印加される。また、
二次転写後の中間転写ベルト3は、最も上流側の画像形
成ユニット2dに侵入する前にベルト除電装置5によっ
て残留電荷が除電される。ベルト除電装置5には、図示
しない交流電源から、ピーク間電圧が約2.2kV程度
のAC電圧が印加される。
ーボネート、PVdF等の高分子フィルムや、シリコン
ゴム、フッ素ゴム等の合成ゴムにカーボンブラック等の
導電性フィラーを添加して導電化したもの等が用いられ
る。
ら+0.5〜1.5kV程度の電圧が印加され、トナー
像が感光体12から中間転写ベルト3に静電気力で転写
される。この一次転写装置52は、シリコンゴム、EP
DM、ウレタンゴム等の合成ゴムにカーボンブラック等
の導電性フィラーを添加して導電化したロールを備えて
おり、そのロールの直径は10〜30mm程度である。
一方、用紙Pへ転写する二次転写装置4には、図示しな
い電源から+1.5〜3.0kV程度の電圧が印加さ
れ、中間転写ベルト3から多重のトナー像が、静電気力
で用紙P上に一括して転写される。
れている、一次転写装置52、二次転写装置4、感光体
除電装置72、およびベルト除電装置5は、帯電装置2
2と同じく電荷受容体に電荷を付与する装置であり、以
下、これらの装置22,52,4,72,5を総称して
電荷付与装置と称する。この電荷付与装置は、図1およ
び図2に示す帯電装置と同じく、帯電ロールと、電源
と、一対の保持部材とを備えているが、一対の支持部材
は備えていない。以下、この電荷付与装置の特徴的な部
分について説明し、図1および図2に示す帯電装置の構
成と同じ構成については、説明を省略する。
られている電荷付与装置の帯電ロールの一端側を示す斜
視図である。
備える帯電ロール221の形状規定部材2212は、円
柱状のスポンジであり、帯電ロールの軸方向の長さに関
し、帯電電極2211と形状規定部材2212とは同じ
長さである。帯電電極2211と形状規定部材2212
は接着されており、形状規定部材2212の両端には図
2に示すようなシール部材2113は配備されていな
い。また、電荷付与装置22,52,4,72,5は、
図2に示すような支持部材212を備えておらず、帯電
ロール221の両端それぞれには、図6に示す保持部材
224が配備されている。この保持部材224は、帯電
ロール221の端部を回転自在に保持するものである。
また、保持部材224は、帯電ロール221の外周、す
なわち帯電電極2211の周面と、形状規定部材221
2の端面との双方に接し、帯電ロール221に電源電圧
を印加する役割も担っている。
る感光体除電装置72を備えた、画像形成装置2のうち
の一つの画像形成ユニットを用いて、図3に示す帯電試
験装置9による帯電テストを行ったところ、帯電装置2
2への侵入電位がほぼ均一に0Vとなり、このような構
成の電荷付与装置が、感光体除電装置72に適している
ことが確認された。
ー画像のプリントテストを行ったところ、かぶりなどの
画質欠陥のない良好なカラー画像が得られることが確認
された。
圧が印加されている場合、侵入電位のパターンによっ
て、感光体の帯電電位が変動しやすくなり、ゴーストと
いうディフェクトが発生しやすくなるという欠点があ
る。また、中間転写ベルトは、絶縁性もしくは高抵抗の
材料によって形成されているため、何回も転写を繰り返
すうちに残留電位が大きくなり、転写不良が発生しやす
いという欠点がある。本実施形態の画像形成装置2で
は、上述した構成の電荷付与装置を、感光体除電装置7
2やベルト除電装置5として採用しているため、簡単な
構成で効率的に除電することが可能になる。また、この
ような構成の電荷付与装置を、一次転写装置52として
用いることにより、一次転写装置52が小型化され、画
像形成装置2内で中間転写ベルト3が占める容積を小さ
く設計することが可能になり、装置全体のさらなる小型
化が実現できる。なお、図1および図2を用いて説明し
た帯電装置21も、図5にそれぞれ示す、一次転写装置
52、二次転写装置4、感光体除電装置72、およびベ
ルト除電装置5に適用することができる。
装置を用いないクリーナレス画像形成装置に適用するこ
とが可能である。
置1、および図5に示す画像形成装置2それぞれでは、
帯電ロール211,221の自重と静電吸引力に着目
し、これらの相互作用を利用して帯電ロール211,2
21を感光体に均一に接触させている。そのため、帯電
ロールを感光体に均一に接触させるために採用されてい
る、帯電ロールを貫通するシャフトが不要になり、帯電
ロールを簡単に小径化することができる。また、帯電ロ
ール211,221の外形は形状規定部材2112,2
212によって規定されるため、帯電ロール211,2
21の外形精度を高めるための帯電ロール外周面の加工
は不要となる。さらに、帯電ロールの保持機構は、簡単
な構造の安価なもので足りる。そのため、画像形成装置
を低コストで小型化することができる。また、これらの
画像形成装置1では、電荷受容体に対する帯電ロールの
接触圧力を極力小さくなるように構成することができる
ため、電荷受容体に傷を付けたりすることがなく、また
現像剤などの付着による異常放電なども低減することが
できる。
構成を4つ説明する。ただし各構成の説明では、画像形
成装置全体についての図示及び説明は省略し、各構成に
特徴的な部分についてのみ図示及び説明を行う。また、
これらの構成はいずれも帯電装置に特徴を有する例であ
り、図1および図2に示す帯電装置と同一の部材には同
一の符号を付して説明する。
ロールをその軸心方向から見たときの図である。
ール211の径方向の大きさが、帯電電極2111を径
方向に軽く押し拡げるほど大きくなく、静電吸引力によ
って帯電ロール211が回転し始めると、支持部材21
2と帯電電極2111の内周面との間に摺動が生じる。
そのため、この構成では、摺動時の摩擦抵抗を低減する
ために、帯電電極2111の両端部内周面にフッ素系の
潤滑剤2114が塗布されている。この結果、静電吸引
力による帯電電極2111の回転は阻害されず安定した
ものとなり、また、支持部材212との摩擦による帯電
電極2111の端部の折れや破れを防止することができ
る。
電ロールとは異なる特徴がある帯電ロールの一端側を示
す斜視図である。
2111を、帯電電極2111の内側から補強する円筒
状の補強部材2115を備えている。この補強部材21
15は、帯電電極2111の両端部それぞれの内周面に
接着されており、支持部材212は、この補強部材21
15の内周面に接触している。補強部材2115は、剛
性が高く、耐摩耗性に優れた高分子材料などからなるも
のであり、好適な材料として、フッ素系の樹脂やPE
T、アクリルなどがあげられる。特にフッ素系は前述の
潤滑効果も有するので特に良い。このような補強部材2
115は、帯電電極2111が薄膜の場合などに特に効
果がある。また、上記構成で説明したように、支持部材
212と帯電電極2111との間に摺動が生じる場合に
は、帯電電極2111の端部は、この補強部材によって
保護される。
電電極の耐久性を確認するため、補強部材を備えていな
い30μmの薄膜からなる帯電電極を有する帯電ロール
と、その帯電電極に、補強部材として50μmのETF
E薄膜を設けた帯電ロールの耐久性試験を行った。その
結果、補強部材がない帯電電極では1000枚程度で帯
電電極の端部にわずかではあるがしわが発生したのに対
し、補強部材がある帯電電極では1000枚プリント後
も外形上の欠陥が発生せず、補強部材の有効性が確認で
きた。
持部材を示す斜視図である。
定部材2112は、円柱状のスポンジであり、帯電ロー
ル211の軸方向の長さに関し、帯電電極2111と形
状規定部材2112とは同じ長さである。帯電電極21
11と形状規定部材2112は接着されており、形状規
定部材2112の両端には図2に示すようなシール部材
2113は配備されていない。また、帯電電極2111
は図2に示す帯電電極と同様の材料を用いることができ
るが、この構成の帯電電極2111には、エピクロルヒ
ドリンゴムにイオン導電材を含有させて体積抵抗率が1
07Ω・cmになるように成形されたゴムロールを用い
ている。一対の支持部材212それぞれは、導電性材料
からなる棒状部材であって、形状規定部材2112の両
端部に、一端が埋め込まれた状態で独立に固定されてい
る。なお、一対の支持部材212それぞれは、不図示の
保持部材によって回転自在に保持されるが、この保持部
材は、図2に示す保持部材214とは形状が異なる、一
般的な軸受である。
電ロールの一端側を示す斜視図である。
電ロール211は、感光体の真下に配備されているた
め、帯電ロール211の自重は、帯電ロール211の少
なくとも一部分が感光体から離れる方向に加わる。この
ため、この構成では、帯電ロール211を感光体に均一
に接触させるために、帯電装置21は、帯電ロール21
1を感光体に接触した状態に保持するロール保持部材2
15を備えている。このロール保持部材215は、帯電
ロール211の軸心方向のほぼ中央の位置で、下方から
帯電ロール211を保持する。また、このロール保持部
材215は、回転自在の球体であって、図示しない駆動
源に接続されており、回転する帯電電極2111とほぼ
同速で回転駆動する。画像形成装置で用紙づまりが生じ
ると、大量の未転写トナーが感光体によって、感光体と
帯電ロールとの接触部に運ばれてくる。静電吸引力によ
り引っ張られて回転している帯電ロール211は、この
未転写トナーによってスリップしてしまうが、このよう
なロール保持部材215が設けられていると、ロール保
持部材215によって帯電ロール211に回転力が付与
されてスリップが防止される。
のスリップ防止という効果を確認するために、この構成
は、帯電ロールが感光体の真下に配備されている例であ
るが、帯電ロールが感光体の真上に配備されている、図
1に示す画像形成装置1からクリーニング装置61を除
去した画像形成装置を用いて、転写残トナーが非常にた
くさん来る条件でプリントテストを行った。その結果、
帯電ロールがスリップして回転が部分的に停止して不均
一帯電になることはなく、この効果が確認できた。
るように、帯電ロールの配備位置がどのような位置であ
っても、画像形成装置にロール保持部材215を採用す
るとより安定した帯電電位を得ることができる。また、
帯電ロール211の回転を補助するには、図2に示す保
持部材214の内筒部2142に回転駆動力を伝達し、
帯電ロール211を感光体の回転速度と同じ速度で回転
させてもよい。
いて図2に示す帯電試験装置で帯電テストを行ったとこ
ろ、図1に示す画像形成装置の帯電装置と同様に良好な
結果が得られた。また、プリント試験を行ったところ、
かぶりや帯電ムラ、帯電不良などの画質欠陥のない良好
な画像を得ることができた。なお、これら4つの構成の
画像形成装置に備えられている帯電装置それぞれは、ク
リーナレス画像形成装置にも適用することが可能であ
る。
1、その画像形成装置の4つの構成、および図5に示す
画像形成装置2それぞれに配備される帯電ロール21
1,221は、シャフトが貫通するものではないが、こ
れらの帯電ロール211,221に、電化受容体に対す
る帯電電極2111,2211の配置位置を規定する目
的以外、例えば給電や補強などを目的として、貫通する
シャフトを設けてもよい。
ば、低コストで小型化することのできる画像形成装置を
提供することができる。
す概略構成図である。
す斜視図である。
結果を示すグラフである。
す概略構成図である。
荷付与装置の帯電ロールの一端側を示す斜視図である。
軸心方向から見たときの図である。
異なる特徴がある帯電ロールの一端側を示す斜視図であ
る。
斜視図である。
端側を示す斜視図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 所定の移動方向に移動する電荷受容体上
に電荷を与え該電荷受容体上の電荷によってトナーの移
動を制御するプロセスを含む画像形成プロセスを経て最
終的に記録媒体上にトナー像を転写および定着すること
により該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成
する画像形成装置において、 電圧が印加され前記電荷受容体に接触した状態で回転す
ることによって該電荷受容体に電荷を与える帯電ロール
と、 前記帯電ロールの両端部外周を回転自在に保持する保持
部材とを備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項2】 所定の移動方向に移動する電荷受容体上
に電荷を与え該電荷受容体上の電荷によってトナーの移
動を制御するプロセスを含む画像形成プロセスを経て最
終的に記録媒体上にトナー像を転写および定着すること
により該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成
する画像形成装置において、 電圧が印加され前記電荷受容体に接触した状態で回転す
ることによって該電荷受容体に電荷を与える帯電ロール
と、 前記帯電ロールの両端部それぞれに独立に固定された該
帯電ロールを支持する一対の支持部材と、 前記一対の支持部材を回転自在に保持する保持部材とを
備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項3】 前記帯電ロールが、 該帯電ロール外周を形成する、可撓性のある円筒形の薄
肉状部材と、 前記薄肉状部材の円筒形内部に充填された弾性体層と、 前記薄肉状部材に給電する電極とを備えたものであるこ
とを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。 - 【請求項4】 前記薄肉状部材は、前記帯電ロールの軸
心方向の長さに関し前記弾性体層よりも長く、両端部そ
れぞれが該弾性体層から突出するように該弾性体層を取
り巻くものであって、 前記薄肉状部材の、前記弾性体層から突出した両端部そ
れぞれの内部に、該薄肉状部材を補強する補強部材が配
備されていることを特徴とする請求項3記載の画像形成
装置。 - 【請求項5】 前記帯電ロールが、 該帯電ロール外周を形成する、可撓性のある円筒形の薄
肉状部材と、 前記薄肉状部材の円筒形内部の、該薄肉状部材両端部を
除く部分に充填された、該薄肉状部材との間が周方向に
回動自在な弾性体層とを備え、 前記一対の支持部材が、前記薄肉状部材の両端部内周に
摺動自在に接触して該薄肉状部材に給電するものである
とともに、前記保持部材に保持され所定の回転駆動機構
からの回転駆動力を該弾性体層に伝達するものであっ
て、 前記薄肉状部材の、前記支持部材との接触領域に、該薄
肉状部材と該支持部材との間の摺動時の摩擦抵抗を低減
する摩擦抵抗低減手段を有するものであることを特徴と
する請求項2記載の画像形成装置。 - 【請求項6】 前記薄肉状部材の回転を補助する回転補
助部材を備えたことを特徴とする請求項5記載の画像形
成装置。 - 【請求項7】 前記帯電ロールは、前記電荷受容体に対
し、該帯電ロールの少なくとも一部分が該電荷受容体か
ら離れる方向に自重が加わる位置に配備されたものであ
って、 前記帯電ロールを、前記電荷受容体に接触した状態に保
持するロール保持部材を備えたことを特徴とする請求項
1又は2記載の画像形成装置。 - 【請求項8】 前記電荷受容体が、前記帯電ロールによ
り電荷が与えられた後にトナー像を担持して所定の方向
に移動する像担持体であることを特徴とする請求項1又
は2記載の画像形成装置。 - 【請求項9】 前記電荷受容体は、前記帯電ロールによ
り電荷が付与される前に電荷が付与された状態にあるも
のであって、前記帯電ロールは、前記電荷受容体に、該
電荷受容体に付与されている電荷を除去する電荷を与え
るものであることを特徴とする請求項8記載の画像形成
装置。 - 【請求項10】 前記電荷受容体が、前記記録媒体であ
ることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装
置。
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JP2001282738A JP4010128B2 (ja) | 2001-09-18 | 2001-09-18 | 画像形成装置 |
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---|---|---|---|---|
JP2012088677A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-05-10 | Tokai Rubber Ind Ltd | 電子写真機器用帯電ロール |
-
2001
- 2001-09-18 JP JP2001282738A patent/JP4010128B2/ja not_active Expired - Fee Related
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