JP2003195688A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】像担持体１と、像担持体を摺擦する部材を含む
作像機器を有する画像形成装置において、像担持体と摺
擦部材との摩擦熱に起因する像担持体悪影響を除去す
る。 【解決手段】像担持体１内に風路Ａを設けることにより
像担持体１を空冷して、接触帯電部材やクリーニングブ
レードの摺擦による摩擦熱で像担持体の温度が上昇する
のを防ぎ、温度上昇による電位変動等の悪影響を防止す
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、電子写真感光体・
静電記録誘電体等の像担持体と、該像担持体に接触する
接触帯電部材やクリーニング部材等の像担持体摺擦部材
を含む作像機器を有する、電子写真方式・静電記録方式
等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】転写方式画像形成装置は、第１の像担持
体に対して適宜の画像形成プロセスにて可転写画像を形
成担持させ、その可転写画像を第２の像担持体に転写さ
せ、第１の像担持体は繰り返して画像形成に使用する方
式・構成の装置である。

【０００３】たとえば、転写方式電子写真プロセス利用
の複写機・レーザービームプリンタ等の画像形成装置
は、基本的には、第１の像担持体として回転ドラム型を
一般的とする電子写真感光体と、該回転感光体の面を所
定の極性・電位に一様に帯電させる帯電手段と、該回転
感光体の帯電処理面に静電潜像を形成させる画像露光手
段と、該静電潜像をトナー像として現像する現像手段
と、該トナー像を感光体面から第２の像担持体（記録媒
体）としての転写紙に転写させる転写手段と、転写紙側
に転写させたトナー像を永久固着像として定着させる定
着手段と、転写紙側へのトナー像転写後の回転感光体面
の転写残トナーを除去して感光体面を清掃する感光体ク
リーニング手段（クリーナー）を有する。

【０００４】そして、定着手段で像定着処理された転写
紙が画像形成物（コピー、プリント）として排出され
る。クリーニング手段で清掃された感光体面は繰り返し
て画像形成に供される。

【０００５】従来の電子写真式画像形成装置に用いられ
る感光体としては、セレン系感光体、アモルファスシリ
コン（以下、ａ−Ｓｉ）感光体、有機感光体等が実用化
されているが、その中でも特にａ−Ｓｉ感光体が安定
性、耐久性の面で優れていることが知られている。

【０００６】その反面、ａ−Ｓｉ感光体は光を照射した
部分に帯電を行なった場合、光を照射しなかった場合に
比べ、極端に電位の減衰（暗減衰）が大きく有機感光体
に比べ光メモリ（残像現象）が発生しやすいという問題
がある。

【０００７】すなわち、ａ−Ｓｉ系感光体は多くのタン
グリングボンド（未結合手）を有しており、これが局在
準位となって光キャリアの一部を捕捉してその走行性を
低下させ、あるいは光生成キャリアの再結合確率を低下
させる。したがって、画像形成プロセスにおいて、露光
によって生成された光キャリアの一部は、次工程の帯電
時にａ−Ｓｉ系感光体に電界がかかると同時に局在準位
から開放され、露光部と非露光部とでａ−Ｓｉ系感光体
の表面電位に差が生じて、これが最終的に光メモリに起
因する画像ムラとなって現れる。

【０００８】そこで、主除電工程において均一露光を行
うことによりａ−Ｓｉ系感光体内部に潜在する光キャリ
アを過多にし全面で均一になるようにして、光メモリを
消去することが一般的である。このとき、主除電光源か
ら発する主除電光の光量を増やしたり、該主除電光の波
長をａ−Ｓｉ系感光体の分光感度ピーク（約６８０〜７
００ｎｍ）に近づけることにより、より効果的に光メモ
リを消去することが可能である。

【０００９】ａ−Ｓｉ感光体は表面が高硬度である反
面、コロナ帯電器から発生するオゾンによって生じるコ
ロナ生成物の影響で、感光体表面が湿度に敏感となり水
分を吸着しやすくなり、これが感光体表面の電荷の横流
れの原因となり、画像流れといわれる画像品質低下を引
き起こす欠点を有している。

【００１０】このような画像流れを防止するために、実
公平１−３４２０５号公報に記載されているようなヒー
タによる加熱や、特公平２−３８９５６号公報に記載さ
れているようなマグネットローラと磁性トナーから形成
されたブラシにより感光体表面の摺擦してコロナ生成物
を取り除く方法、特開昭６１−１００７８０号公報に記
載されているような弾性ローラによる感光体表面の摺擦
でコロナ生成物を取り除く方法等が用いられている。

【００１１】一方、帯電方式としてはコロナ帯電に変わ
って接触帯電装置が実用化されてきている。これは、被
帯電体としての感光体に、ローラ型（帯電ローラ）、フ
ァーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性帯
電部材に所定の帯電バイアスを印加して感光体面の所定
の極性・電位に帯電させるものでコロナ帯電器に比べ
て、低オゾン、低電力等の有利性がある。

【００１２】接触帯電部材に対する帯電バイアス印加方
式として、直流バイアスのみを印加するＤＣバイアス方
式と、直流バイアスを交流バイアスに重畳して印加する
ＡＣバイアス方式がある。

【００１３】接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、
帯電原理）にはコロナ帯電系と、接触注入帯電系の２種
類が混在しており、どちらが支配的であるかにより各々
の特性が現れ、コロナ帯電系は接触帯電部材と被帯電体
との間の微小隙間に生じるコロナ放電などの放電現象を
用い、その放電成生物で被帯電体を帯電する系である。
このコロナ帯電系はコロナ帯電器の場合よりは格段に少
ないけれども、微量のオゾンは発生する。

【００１４】接触注入帯電系は、接触帯電部材から被帯
電体に直接電荷が注入される事で被帯電体表面が帯電す
る系である。直接帯電あるいは注入帯電とも称される。
特開平６−３９２１号公報等には感光体表面にあるトラ
ップ準位または電荷注入層の導電粒子等の電荷保持部材
に帯電ローラ・ファーブラシ・導電性磁性粒子を磁気的
に拘束した磁気ブラシ等の接触帯電部材で電荷を注入し
て接触注入帯電を行う方法が提案されている。接触注入
帯電は放電現象を用いないため、被帯電体と帯電部材が
接触した部位のみ帯電される。このため帯電むらのない
良好な帯電を行うためには帯電部材と被帯電体に周速差
または移動方向を互いにする必要がある。

【００１５】また、接触注入帯電は帯電を開始するしき
い値電圧がなく、帯電に必要とされる電圧は所望する感
光体表面電位分のみであり、低電力かつオゾンレスの帯
電方式である。

【００１６】この注入帯電は放電性生物がまったく発生
しないことから、ａ−Ｓｉ感光体と組み合わせた場合、
画像流れが根本的に解決できるという大きな利点があ
る。このため、ａ−Ｓｉ感光体をヒータで加熱したり、
磁性粒子または弾性部材で感光体表面を摺擦する手段を
設ける必要もなく、装置の大幅な簡略化を図ることがで
きる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ａ−Ｓｉ感光体は主除
電光を用い、光メモリを低減させて用いることが一般的
である。この場合、帯電後の電位減衰、所謂暗減衰が非
常に大きい状態で画像形成を行うことになるが、ａ−Ｓ
ｉ感光体の暗減衰は温度に対する変動が大きく、わずか
な温度変化でも電位が変化し、それに伴って画像濃度が
変動してしまうという問題点がある。特に注入帯電と組
み合わせた場合はクリーニングブレードの摩擦に加え帯
電部材の摩擦も大きく、これらによる摩擦熱により、画
像形成中の感光体表面の温度が上昇し電位が変動してし
まうという問題点があった。

【００１８】そこで本発明は、像担持体と、該像担持体
を摺擦する部材を含む作像機器を有する画像形成装置に
おける、摺擦部材との摩擦熱に起因する像担持体悪影響
を除去することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の構成を特
徴とする画像形成装置である。

【００２０】（１）像担持体と、該像担持体を摺擦する
部材を含む作像機器を有する画像形成装置において、該
像担持体内に風路を設けることを特徴とする画像形成装
置。

【００２１】（２）円筒形の導電性支持基板上に感光層
を形成した像担持体を、電圧を印加した接触帯電部材を
該像担持体に接触させ、該像担持体に電荷を注入して帯
電を行う帯電手段により一様に帯電処理し、該像担持体
表面に像露光を行い像露光に対応したトナー像を形成し
た後、該トナー像を転写材に転写し、該トナー像を加熱
定着させ転写材上にトナー像を形成する画像形成装置に
おいて、該像担持体の支持基板内に風路を設けることを
特徴とする画像形成装置。

【００２２】（３）帯電処理時には該像担持体と該接触
帯電部材は速度差をもって接触していることを特徴とす
る（２）に記載の画像形成装置。

【００２３】（４）該像担持体の風路内に強制的に空気
の流れを生じさせるファンを設けることを特徴とする
（１）から（３）の何れかに記載の画像形成装置。

【００２４】（５）該像担持体は、導電性基板と非晶質
のシリコンの組成を含む薄膜からなることを特徴とする
（１）から（４）の何れかに記載の画像形成装置。

【００２５】（６）該接触帯電部材は、磁気的に拘束さ
れた導電性磁性粒子であることを特徴とする（１）から
（５）の何れかに記載の画像形成装置。

【００２６】（７）該接触帯電部材は、該像担持体より
も表面荒さが大きい導電性の部材に導電性の微粒子を担
持させたものであることを特徴とする（６）に記載の画
像形成装置。

【００２７】［作 用］像担持体内に風路を設けること
により像担持体を空冷して、接触帯電部材やクリーニン
グブレードの摺擦による摩擦熱で像担持体の温度が上昇
するのを防ぎ、温度上昇による電位変動等の悪影響を防
止する。

【００２８】

【発明の実施の形態】［実施例１］図１は本実施例の画
像形成装置の概略構成模型図である。

【００２９】（１）全体的概略構成 像担持体としての感光ドラム１は矢印の時計方向に１５
０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で等速に回転駆動され、帯電器
２によってマイナスの所定電位に一様に帯電される。

【００３０】その回転感光ドラム１の一様帯電面に対し
て、不図示の画像露光手段としてのレーザースキャナか
ら、画像信号に対応して変調された発光波長６８０ｎｍ
のレーザーＬが照射され、これにより感光ドラム１上の
電位はレーザーＬが照射されたところの電位が落ちて露
光画像パターンに対応した静電潜像が形成される。

【００３１】そして現像器４による現像作用で、その静
電潜像のレーザーＬが照射されたところにマイナスのト
ナーが付着して静電潜像がトナー像として反転現像され
る。

【００３２】そのトナー像が転写ローラ３によって転写
材Ｐに転写される。転写材Ｐは搬送ベルト５によって定
着器６に運ばれ、トナー像は転写材Ｐ上に熱定着され
る。

【００３３】一方、感光ドラム１は除電露光装置（イレ
ーサーランプ）９で除電光の照射を受けた後、残存した
転写残トナーはクリーナー７のクリーニングブレード１
６によって掻き取られる。掻き取られた転写残トナーは
排出スクリュー１７によって図示しない廃トナー容器に
搬送され回収される。トナーが除去された感光ドラム１
は再び帯電工程に入る。

【００３４】（２）現像器４ 本実施例で用いた現像器４を図２に示す。現像器４は、
固定されたマグネットロール１４を内包した回転するス
リーブ１５が設けられ、現像容器１９内の現像剤（図に
省略）をブレード１８で薄層にスリーブ１５上にコーテ
ィングし現像部へ搬送している。

【００３５】このとき、スリーブ１５は矢印方向の反時
計方向に１５０ｍ／ｓｅｃの周速度で回転している。現
像剤は２成分現像剤で負帯電性の８μｍトナーと正帯電
性の５０μｍの磁性キャリアが重量トナー濃度５％で混
合されている。トナー濃度は図示しない光学式トナー濃
度センサーによって制御され、トナーホッパー２０内の
トナー（図に省略）が供給ローラ２３によって補給され
る。容器１９内の現像剤は攪拌部材２１、２２により均
一に攪拌される。スリーブ１５には電源Ｓ２から２ｋＶ
ｐｐ、２ｋＨｚの交番電界に−４００Ｖの直流電圧を重
畳した現像バイアスが印加される。スリーブ１５に薄層
にコーティングされ、現像部に搬送された現像剤は前記
ＡＣ＋ＤＣ電圧による電界によって感光ドラム１上の静
電潜像の現像に寄与する。

【００３６】（３）帯電器２、除電露光装置９ 帯電器２の構成を図３に示す。この帯電器２は磁気ブラ
シ帯電器であり、回転可能なスリーブ１０と、スリーブ
１０内に固定されたマグネットローラ１１を備え、スリ
ーブ１０には電源Ｓ１より５００Ｖｐｐ、１ｋＨｚの交
番電界に直流電圧Ｖｄｃを重畳した帯電バイアスが印加
できるようになっている。

【００３７】直流電圧Ｖｄｃは感光体電位センサー８
（図１）により計測した感光体表面電位をもとに算出さ
れたものであり、現像位置での感光体表面電位が−５５
０Ｖになるよう制御されている。帯電バイアスとしては
交番電界を作用することにより、帯電能の向上と、磁性
粒子の汚染による帯電能低下の防止に効果がある。

【００３８】帯電部材である導電性磁性粒子（図に省
略）はマグネットローラ１１による磁気拘束力によって
スリーブ１０上に磁気ブラシとして保持され、ブレード
１２により層厚規制された後、感光ドラム１に接触して
帯電ニップを形成している。

【００３９】スリーブ１０は矢印の時計方向に２００ｍ
ｍ／ｓｅｃの周速度で回転している。帯電ニップにおけ
る感光ドラム１とスリーブ１１のギャップは５００μ
ｍ、帯電部のスリーブ１０上でのマグネットによる磁束
密度は９５０×１０^-4Ｔである。磁気ブラシの導電性磁
性粒子としては平均粒径が２５μｍ、抵抗値が５×１０
⁶Ω／ｃｍ、飽和磁化が２００ｅｍｕ／ｃｍ²のものを用
いた。

【００４０】除電露光装置９は発光波長６６０ｎｍ、光
量は５ｌ・ｓとした。

【００４１】（４）感光ドラム１ 感光体にはａ−Ｓｉ感光体を用いた。図４に本実施例で
用いたａ−Ｓｉ感光体の層構成を示す断面模型図を示
す。

【００４２】円筒形の導電性支持基板であるφ６０のＡ
ｌシリンダ１ａと、このＡｌシリンダ１ａの表面上に順
次堆積された電荷注入阻止層１ｂと光導電層１ｃと表面
層１ｄからなる。

【００４３】ここで，電荷注入阻止層１ｂは導電性支持
基板であるＡｌシリンダ１ａから光導電層１ｃへの電荷
の注入を阻止するためのものである。光導電層１ｃはシ
リコン原子を主原料とする非晶質材料で構成され、光導
電性を示す。さらに、表面層１ｄはシリコン原子と炭素
原子を含み表面に形成される電子潜像の保持と膜の耐久
性の向上を担っている。

【００４４】（５）風 路 像担持体である感光ドラム１の導電性支持基板であるＡ
ｌシリンダ１ａ内に風路Ａを設ける構成を図５に示す。
感光ドラム１はＡｌシリンダ１ａの両端にあるフランジ
３２、３４を介して駆動軸３６に取り付けられており、
フランジ３２、３４はそれぞれ円筒形のＡｌシリンダ１
ａ内に風を導入するための空気孔３３、３５が設けてあ
る。

【００４５】また、Ａｌシリンダ１ａの一端側の画像形
成装置本体側にはＡｌシリンダ１ａ内に空気を導くため
のダクト３０が設けられ、さらにこのダクト３０には機
外へ強制的に空気を排出するためのファン３１が設けら
れている。

【００４６】感光ドラム１は前記したように１５０ｍｍ
／ｓｅｃの周速度で等速に回転可能である。ａ−Ｓｉ感
光体は表面硬度が非常に高く、半導体レーザー等の長波
長に高い感度を示し、しかも繰り返し使用による劣化も
ほとんど認められないことから電子写真用感光体として
好適である。

【００４７】ファン３１は画像形成時のみに動作してダ
クト３０内の空気を機外に排気する。これによりダクト
３０内とＡｌシリンダ１ａ内が負圧になり、Ａｌシリン
ダ１ａのダクト３０側とは反対側のフランジ３４の空気
孔３５からＡｌシリンダ１ａ内に機外からの空気が送り
込まれ、Ａｌシリンダ１ａ内をダクト３０側のフランジ
３２側に流れ、空気孔３３から出てダクト３０とファン
３１により機外に排気される。即ち、像担持体である感
光ドラム１の導電性支持基板であるＡｌシリンダ１ａ内
に風路Ａが形成されて感光ドラム１が空冷される。

【００４８】これにより、感光ドラム１に接触している
接触帯電器２やクリーナーブレード１６の摺擦による摩
擦熱を機外へと強制的に逃がして感光ドラム１の温度上
昇を防ぎ、感光ドラム１の電位変動を低減し、特に大量
枚数出力のために画像形成装置を長時間連続稼動させた
場合に顕著に見られる濃度変動を防止することができ
る。

【００４９】ファン３１の動作は上記に限らず、たとえ
ば画像形成装置の立ち上げ時に動作させたり、また画像
形成が終了した後一定時間動作させたりしてもよい。

【００５０】図６に、Ａｌシリンダ１ａ内に上記のよう
な風路Ａを設けない場合を比較例とし、本実施例におけ
る出力枚数と感光ドラムの表面温度、表面電位の関係を
示す。本実施例では画像形成中の温度変化はほとんどな
く電位も変勤しないため、濃度変動がなく終始良好な画
像を得ることができた。

【００５１】接触帯電器２としては、本実施例の導電性
磁性粒子を用いたものに限らず、例えば弾性ローラに導
電性微粒子を塗布したものや、ファーブラシ等の帯電部
材を感光体と速度差をもって接触させる注入帯電方式に
対しても本発明は非常に効果的である。

【００５２】［実施例２］本実施例の概略側面図を図７
に示す。本実施例は、定着器６の近傍に設けられている
従来の放熱用ファン３７から感光ドラム１までのダクト
３６を設け、感光ドラム１内に風路を設けることを特徴
とするものである。その他の装置構成および画像形成過
程は実施例１と同様であり、ここでの詳しい説明は省略
する。

【００５３】定着器放熱用ファンと感光ドラム１の昇温
防止用のファンを兼ねることにより、装置の簡略化と小
型化を図ることができる。

【００５４】［実施例３］本実施例の概略側面図を図８
に示す。本実施例はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラ
ックの各色に対応する４つの画像形成ステーションＵ
ｙ、Ｕｍ、Ｕｃ、Ｕｋを配列し、転写材に各色のトナー
像を順次転写していくことでフルカラー画像を形成する
画像形成装置において、それぞれの感光ドラム１にエア
ダクト３８を設け、感光ドラム１に風路を設けることを
特徴とするものである。

【００５５】各画像形成ステーションＵｙ、Ｕｍ、Ｕ
ｃ、Ｕｋでの装置構成、およべ画像形成過程は実施例１
と同様であり、ここでの詳しい説明は省略する。１０は
転写ベルトである。

【００５６】フルカラー画像形成装置では色再現性が重
要視されるために、モノクロ画像形成装置に比べさらに
厳密な電位制御が要求されるが、本実施例においては各
画像形成ステーションＵｙ、Ｕｍ、Ｕｃ、Ｕｋの感光ド
ラム１内に風路を設けることで、大量枚数出力時の連続
稼動においても、濃度変動および色変動はほとんどなく
終始良好な画像を得ることができた。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、像
担持体内に風路を設けることにより像担持体を空冷し
て、接触帯電部材やクリーニングブレードの摺擦による
摩擦熱で像担持体の温度が上昇するのを防ぎ、温度上昇
による電位変動等の悪影響を防止することができ、モノ
クロ画像形成装置はもとよりフルカラー画像形成装置で
あっても、長時間連続稼動による色変動や濃度変動のな
い良好な画像を得ることが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の画像形成装置を示す概略側面図。

【図２】 実施例１、２、３で用いられる現像器を示す
概略側面図。

【図３】 実施例１、２、３で用いられる磁気ブラシ帯
電器を示す概略側面図。

【図４】 実施例１、２、３で用いられるａ−Ｓｉ感光
体の薄膜層構成をあらわす側面図

【図５】 感光体シリンダ内に風路を設ける構成を示す
概略図。

【図６】 出力枚数と感光体表面温度および電位の関係
を示すグラフ。

【図７】 実施例２の画像形成装置を示す概略側面図。

【図８】 実施例３の画像形成装置を示す概略側面図。

【符号の説明】

１・・感光ドラム、２・・接触帯電器、３・・転写ロー
ラ、４・・現像器、５・・搬送ベルト、６・・定着器、
７・・クリーナー、３０，３６，３８・・ダクト、３
１，３７・・ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H035 BA06 CA07 CB04 CZ03 2H068 DA05 DA23 2H200 FA16 GA12 GA18 GA23 GA29 HA03 HA28 HB12 HB17 HB46 HB47 HB48 LA31 MB01 MC13 MC15 NA02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体と、該像担持体を摺擦する部材を
   含む作像機器を有する画像形成装置において、該像担持
   体内に風路を設けることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】円筒形の導電性支持基板上に感光層を形成
   した像担持体を、電圧を印加した接触帯電部材を該像担
   持体に接触させ、該像担持体に電荷を注入して帯電を行
   う帯電手段により一様に帯電処理し、該像担持体表面に
   像露光を行い像露光に対応したトナー像を形成した後、
   該トナー像を転写材に転写し、該トナー像を加熱定着さ
   せ転写材上にトナー像を形成する画像形成装置におい
   て、該像担持体の支持基板内に風路を設けることを特徴
   とする画像形成装置。
3. 【請求項３】帯電処理時には該像担持体と該接触帯電部
   材は速度差をもって接触していることを特徴とする請求
   項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】該像担持体の風路内に強制的に空気の流れ
   を生じさせるファンを設けることを特徴とする請求項１
   から３の何れかに記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】該像担持体は、導電性基板と非晶質のシリ
   コンの組成を含む薄膜からなることを特徴とする請求項
   １から４の何れかに記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】該接触帯電部材は、磁気的に拘束された導
   電性磁性粒子であることを特徴とする請求項１から５の
   何れかに記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】該接触帯電部材は、該像担持体よりも表面
   荒さが大きい導電性の部材に導電性の微粒子を担持させ
   たものであることを特徴とする請求項６に記載の画像形
   成装置。