JP2004258064A - Electrifying device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ギャップ保持部材を像担持体の画像形成領域外に当接することにより画像形成領域内にて帯電部材本体と像担持体との間にギャップを形成して、像担持体を帯電する帯電装置、及びその帯電装置を備える、プリンタ、ファクシミリ、複写機、またはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の帯電装置は、従来、スコロトロン等のチャージャ方式が主流であったが、オゾン等の放電生成物が大量に発生するという問題があり、近年、ローラやブラシ等の帯電部材本体を備えた帯電装置を感光体に直接接触させる接触式が広く使用されるようになった。
【0003】
この接触式の帯電装置では、接触により帯電部材本体の表面に感光体の表面のトナーが付着して汚れ、感光体への帯電ムラをおこしてしまうという問題があった。また、帯電部材本体が感光体ユニットとして、感光体とユニット化されている場合が多く、帯電部材本体を交換するには、感光体ユニット全体を交換しなければならず、帯電装置の寿命を低下させる大きな要因となっている。この帯電部材本体に付着するトナーを低減するための技術として、帯電部材本体と感光体との間に微小のギャップを設ける方法がある。
【0004】
その1つとして、例えば、画像形成領域外である帯電部材本体の両端の周上にフィルム状のギャップ保持部材を取り付けて、外径が他の部分よりも大きくなった帯電装置の両端を感光体に当接して、感光体と帯電装置との間に微少なギャップを形成する方法が開示されている(例えば、特許文献1等)。
【0005】
しかし、帯電装置がゴム製の帯電ローラの場合、(1)切削加工で帯電ローラの外径寸法などを高精度に加工することが難しい、(2)帯電ローラの熱による膨張率が大きいので、周囲の温度によって帯電ローラと感光体とのギャップが大きく変動してしまい、ギャップを正確に保つことが困難であるといった問題があった。
一方、帯電装置が樹脂製の帯電ローラ(例えば、特許文献2等)の場合、切削加工が容易であるため帯電ローラの外径寸法などを高精度に加工することが可能である。しかし、ゴム製に比べて高硬度であるため、ギャップ保持部材としてフィルムを使用すると、帯電ローラと感光体との間でフィルムが摩耗してしまうという問題があった。
【0006】
加えて、感光体として有機感光体を使用した場合には、有機感光体上のフィルムが当接する部分が損傷するという問題もある。
さらに、単にフィルムを取り付けただけでは長期間使用した場合に、フィルムが帯電ローラから剥がれる恐れがあり、帯電ローラとフィルムを接着剤で接着すると、接着剤の塗布ムラが感光体と帯電ローラとの間の数十μmの微少なギャップの形成に影響を与え、好ましくない。
【0007】
そこで、帯電ローラの両端に段差や溝を設け、その段差や溝に円環状のギャップ保持部材を嵌め付けて固定し、外径が他の部分よりも大きくなった帯電ローラの両端を感光体に当接して、ギャップを形成する方法が開示されている(例えば、特許文献3等)。
【0008】
しかし、このような方法では、ギャップ保持部材を取り付けた外側においても、ギャップ保持部材を取り付けた内側と同等に帯電ローラから感光体への放電が発生するため、放電の影響により感光体が局部的に摩耗してしまう恐れがある。すると、その感光体と帯電ローラとの間に帯電バイアスのリークが発生したり、クリーニング不良によるトナー固着が発生して帯電ギャップが広がり異常放電による帯電ムラが発生しやすくなる等の課題があった。
【0009】
このため、帯電ローラの両端の周上に体積抵抗値の高いギャップ保持部材を設け、両端における放電を防止する技術が開示されている(例えば、特許文献4、特許文献5等)。
【0010】
【特許文献1】
特開2001−194868号公報
【特許文献2】
特開2001−337515号公報
【特許文献3】
特開2002−55508号公報
【特許文献4】
特開平7−104557号公報
【特許文献5】
特開平7−199599号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような方法では、帯電ローラと感光体との間の微小なギャップを形成するにあたり、ギャップ保持部材の厚さをあまり厚くすることができない。そのため、体積抵抗値の高い材料を使用していながら十分な放電防止の効果がえられないという問題があった。
そこで、この発明の第1の目的は、高精度に加工でき、両端で発生する放電を防止することができる帯電装置を提供することにある。
【0012】
この発明の第2の目的は、耐久性のある帯電装置を提供することにある。
【0013】
この発明の第3の目的は、帯電ムラを防止するとともに、帯電部材と像担持体との間で過剰な放電を防止することにある。
【0014】
この発明の第4の目的は、上記それぞれの目的を達成する画像形成装置を提供することにある。
【0015】
この発明の第5の目的は、部品交換が容易な画像形成装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1に記載の発明は、像担持体の画像形成領域外に当接することにより画像形成領域内にて帯電部材本体と前記像担持体との間にギャップを形成するギャップ保持部材を備えた帯電装置において、
前記帯電部材本体がイオン導電性材料を含有する樹脂材料からなり、
前記ギャップ保持部材が前記帯電部材本体より硬度が低く、熱収縮性を有する厚さ100〜500μmの絶縁性の樹脂材料からなり、
前記帯電部材本体の両端に段差を形成し、該段差に前記ギャップの最大値が100μm以下となるように前記ギャップ保持部材を設けることを特徴とする。
【0017】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の帯電装置において、前記ギャップ保持部材が、前記帯電部材本体の両端の側面を被覆することを特徴とする。
【0018】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の帯電装置において、前記帯電部材本体を導電性の芯金を覆って略円筒状に形成し、前記帯電部材本体の両端に延出する前記芯金を軸受に回転自在に取り付けたとき、前記ギャップ保持部材が前記軸受に接触しないように前記芯金に段部を設けて前記軸受に取り付けることを特徴とする。
【0019】
請求項4に記載の発明は、前記帯電部材本体にACバイアスを重畳し、該ACバイアスのピーク間電圧が前記帯電部材本体と前記像担持体との間の放電開始電圧の2倍以上であり、前記ACバイアスの周波数f[Hz]が前記像坦持体の線速v[mm/s]との間に
7×v<f<12×v
の関係を満たすことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の帯電装置。
【0020】
請求項5に記載の発明は、画像形成装置において、請求項1ないし4のいずれかに記載の帯電装置を備えることを特徴とする。
【0021】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の画像形成装置において、前記像坦持体と前記帯電装置とを一体に着脱可能に備えることを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。は、この発明による画像形成装置の一例としての小型カラープリンタの全体概略構成図である。図中符号Aは、プリンタの装置本体である。装置本体A内には、図中右下から左上へと斜めに転写材搬送路Pを設ける。転写材搬送路P上には、その搬送路Pに沿って右下から左上へと、イエロ・マゼンタ・シアン・ブラックの4つの単色作像手段10Y・10M・10C・10Bを順に並べてタンデム型に備える。
【0023】
各単色作像手段10は、感光体ユニット12Y・12M・12C・12Bと現像ユニット13Y・13M・13C・13Bとで構成し、各々装置本体Aに対して着脱自在とする。そして、各感光体ユニット12Y・12M・12C・12Bには、それぞれドラム状の感光体(像担持体)14Y・14M・14C・14Bを備える。
【0024】
感光体14B,14Y,14M,14Cは、導電性支持体上に下引き層と、電荷発生材料を主成分とする電荷発生層と、電荷輸送材料を主成分とする電荷輸送層とが、積層形成されている。
導電性支持体は、体積抵抗値が104Ωcm以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属管、あるいはニッケル等の金属をエンドレスベルト状に加工したもの、等が用いられる。
【0025】
下引き層は一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤を用いて塗布することを考慮すると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール樹脂等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、等の金属酸化物の微粉末を加えてもよい。この下引き層は、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。下引き層の膜厚は、0〜5μmが適当である。
【0026】
電荷発生層は、電荷発生材料を主成分とする層であり、代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、フタロシアニン系顔料。これらの電荷発生材料をポリカーボネート等のバインダー樹脂とともに、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン等の溶媒を用いて分散し、分散液を塗布することにより形成できる。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート等により行う。電荷発生層の膜厚は、通常は0.01〜5μmである。
【0027】
電荷輸送層は、電荷輸送材料及びバインダー樹脂をテトラヒドロフラン、トルエン、ジクロルエタン適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送材料のうち、低分子電荷輸送材料には、電子輸送材料と正孔輸送材料とがある。電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイド等の電子受容性物質が挙げられる。正孔輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。電荷輸送材料と共に電荷輸送層に使用されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。
【0028】
電荷輸送層の厚さは、5〜30μmの範囲で所望の感光体特性に応じて適宜選択すればよい。また、感光体には、表層として感光層の保護及び耐久性の向上を目的に保護層を形成しても良い。
【0029】
現像ユニット13Y・13M・13C・13Bは、同一の構成であり、使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式である。すなわち、現像ユニット13Yはイエロー色のトナーを使用し、現像ユニット13Mはマゼンタ色のトナーを使用し、現像ユニット13Cはシアン色のトナーを使用し、現像ユニット13Bはブラック色のトナーをそれぞれ使用する。そして、その各色の現像ユニット内には、トナーとキャリアからなる2成分現像剤が収容されている。
【0030】
現像ユニット13Y・13M・13C・13Bは、それぞれ感光体14Y・14M・14C・14Bに対向した現像ローラ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー濃度センサ等を備える。現像ローラは、回転自在のスリーブの内側に固定された磁石を備えてなる。そして、トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給される。
【0031】
トナーは、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を主成分とし、必要に応じて、他の添加剤が加えられて構成されている。結着樹脂の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂、等を用いることができる。トナーに使用される着色材(例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラック)としては、トナー用として公知のものが使用できる。着色材の量は結着樹脂100重量部に対して0.1から15重量部が適当である。
【0032】
電荷制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、第4級アンモニウム塩などが用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けされる。荷電制御剤量は、結着樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部である。
トナー粒子には、流動性付与剤を添加しておくのが有利である。流動性付与剤としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の金属酸化物の微粒子及びそれら微粒子をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、等によって表面処理したものや、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー微粒子、などが用いられる。これら流動性付与剤の粒径は0.01〜3μmの範囲のものが使用される。これら流動性付与剤の添加量は、トナー粒子100重量部に対して0.1〜7.0重量部の範囲が好ましい。
【0033】
本発明に係わる二成分現像剤用トナーを製造する方法としては、種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法により製造することができる。例えば、混練粉砕法では、結着樹脂とカーボンブラックなどの着色材及び必要とされる添加剤を乾式混合し、エクストルーダー又は二本ロール、三本ロール等にて加熱溶融混練し、冷却固化後、ジェットミルなどの粉砕機にて粉砕し、気流分級機により分級してトナーが得られる。また、懸濁重合法や非水分散重合法により、モノマーと着色材、添加剤から直接トナーを製造することも可能である。
【0034】
キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本発明において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は20〜60μm程度が適当である。
【0035】
キャリア被覆層形成に使用される材料としては、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトンがある。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
【0036】
そのような単色作像手段10Y・10M・10C・10B上には、それら単色作像手段10に沿って、書込みユニット16を斜めに設ける。書込みユニット16は、各色毎に用意されたレーザダイオード(LD)方式の4つの光源と、6面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される1組のポリゴンスキャナと、各光源の航路に配置されたfθレンズ、長尺WTL等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体上に照射される。
【0037】
他方、単色作像手段10Y・10M・10C・10Bの下には、転写材搬送路Pを挟んで、無端ベルト状の転写ベルト18を張り渡す。転写ベルト18は、図示例では、4つの支持ローラ19A,19B,19C,19Dに掛け回し、感光体14Y・14M・14C・14Bに接触して一部を転写材搬送路Pに沿って設け、不図示の駆動装置により図中反時計まわりに回転搬送可能とする。
【0038】
転写ベルト18の材質としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料をシームレスベルトに成型し使用することができる。これらの材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。
【0039】
転写ベルト18の内側には、各感光体14Y・14M・14C・14Bごとに対応して、それぞれバックアップローラ20Y・20M・20C・20Bと転写ブラシ21Y・21M・21C・21Bを配置する。バックアップローラ20Y・20M・20C・20Bは、転写ベルト18および転写紙を各感光体14Y・14M・14C・14Bに密着する。また、転写ブラシ21Y・21M・21C・21Bには、不図示の電源より転写バイアスを供給する。図示例では、転写ブラシであるが、非接触のチャージャとしてもよい。
【0040】
転写材搬送路Pに沿って、転写ベルト18の上流位置にはレジストローラ対23を、下流位置には定着ユニット24を設ける。定着ユニット24は、無端ベルトである定着ベルト25に加圧ローラ26を押し当て、出口に排出ローラ対27を備えて構成する。
定着ユニット24の下流には、装置本体Aに取り付けて反転ユニット29を設ける。反転ユニット29は、それぞれ対をなす複数の搬送ローラと、対をなす複数の搬送ガイド板とからなり、転写紙をそのまま排出したり、反転して排出したり、再び装置本体Aに戻したりする。
また、定着ユニット24の別の下流には、転写材搬送路Pから分岐して反転排紙路P1を形成し、その先に、装置本体A上の排紙スタック部30へと転写紙を排出する排出ローラ対31を設ける。
【0041】
一方、転写ベルト18の下には、その張り渡し方向に沿って、反転ユニット29で反転した転写紙を、一対のガイド板32間で案内して再給紙する両面ユニット33を斜めに配置する。
両面ユニット33は、対をなす搬送ガイド板と、それぞれ対をなす4組の搬送ローラとからなり、転写紙の両面に画像を形成する両面画像形成モード時には、片面に画像が形成されて反転ユニット29に搬送されてスイッチバック搬送された転写紙を受け入れて、それを分離給紙部35に向けて搬送する。
【0042】
両面ユニット33の下には、給紙カセット34を上下2段に備える。給紙カセット34には、各々サイズの異なる、用紙やOHPフィルム等の転写紙を積載して収納する。そして、各々その転写紙を1枚ずつ分離して給紙する分離給紙部35を設ける。
【0043】
分離給紙部35の図中右側には、分離給紙部35から給紙する転写紙、および両面ユニット33を通して再給紙する転写紙を、転写材搬送路Pのレジストローラ対23へと導く給紙路P2を備える。
また、装置本体Aの図中右側には、手差し部を設け、そこに開閉自在に手差しトレイ36を取り付ける。手差し部には、手差しトレイ36上の転写紙を1枚ずつ分離して給紙する給紙部37を設け、その給紙部37から給紙した転写紙をレジストローラ対23へと導く手差し給紙路P3を備える。
【0044】
このカラープリンタを用いて転写紙にカラー画像を形成するときは、例えばパーソナルコンピュータからの信号に基づき分離給紙部35を選択的に駆動し、1の給紙カセット34内の転写紙を1枚ずつ分離して繰り出し、給紙路P2に入れてレジストローラ対23に突き当てて止める。または、手差し給紙部37を駆動し、手差しトレイ36上の転写紙を1枚ずつ分離して繰り出し、手差し給紙路P3に入れてレジストローラ対23に突き当てて止める。
【0045】
一方、各単色作像手段10Y・10M・10C・10Bでは、個々の感光体14Y・14M・14C・14Bを回転して各感光体上にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの単色トナー画像を形成する。同時に、不図示の駆動モータで支持ローラ19Aを回転駆動して他の支持ローラ19B,19C,19Dを従動回転し、転写ベルト18を回転搬送する。
【0046】
そして、感光体の回転にタイミングを合わせてレジストローラ対23を回転し、転写紙を転写材搬送路Pに入れて、単色作像手段10Y・10M・10C・10Bと転写ベルト18との間に送り込み、転写ベルト18の回転搬送によりその転写紙を搬送する。このとき転写紙は、転写ベルト18の入口付近に配設している支持ローラ19Bにより帯電され、それにより転写ベルト18の表面に静電的に吸着される。その搬送とともに、個々の感光体14Y・14M・14C・14B上の単色トナー画像を転写ブラシ21Y・21M・21C・21Bで転写し、該転写紙上に合成フルカラー画像を形成する。
【0047】
画像転写後の転写紙は、定着ユニット24へと送り込み、転写画像を定着して後、排出ローラ対27で排出する。そして、フェイスダウン状態で排出するときは、不図示の切換爪で切り換えて反転排紙路P1へと導き、排出ローラ対31で排出して排紙スタック部30上に頁順にスタックする。フェイスアップ状態で排出するときは、不図示の切換爪で切り換えて反転ユニット29へと導き、そのままストレートに排出する。
【0048】
片面記録済み転写紙の裏面にも記録を行うときは、同様に不図示の切換爪で切り換えて反転ユニット29へと導き、その反転ユニット29で反転して後、両面ユニット33へと導き、再び給紙路P2に入れてレジストローラ対23に突き当てて止める。そして、再度、転写材搬送路Pに入れて、単色作像手段10Y・10M・10C・10Bと転写ベルト18との間に送り込み、裏面にも合成フルカラー画像を形成した後、定着ユニット24で定着し、例えば反転排紙路P1を通して排出ローラ対31で排出して排紙スタック部30上にスタックする。
【0049】
次に、このカラープリンタを用いて転写紙に白黒画像を形成する動作を説明する。このカラープリンタが、例えばパーソナルコンピュータからの信号に基づき白黒の画像データを受け取ると、転写ベルト18が駆動ローラ19Aを中心として、図1において時計回りに回動し、マゼンタ、シアン、イエローの感光体14M,14C,14Yから離間する。ブラックの感光体14Bが時計回り方向に回転し、感光体14Bの表面が帯電ローラにより一様に帯電される。そして、さらに感光体ユニット12Bの感光体14Bには、ブラックの画像に対応するレーザ光が照射され、潜像が形成される。潜像は、現像ユニット13Bの位置に達すると、ブラックのトナーにより現像されてトナー像となる。この際、ブラック以外の3色の画像形成部は停止しており、不要な消耗を防止する。
【0050】
一方、給紙カセット34から転写紙が分離給紙部35により給紙され、それが転写ベルト18の直前に設けられているレジストローラ対23により、ブラックの感光体14B上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。転写紙は、転写ベルト18の入口付近に配設している支持ローラ19Bにより帯電され、それにより転写ベルト18の表面に静電的に吸着される。そして、転写紙は、転写ベルト18に吸着した状態で搬送されるので、転写ベルト18がマゼンタ、シアン、イエローの感光体14M,14C,14Yから離間していてもブラックの感光体14Bまで搬送され、ブラックのトナー像が転写される。その転写紙は、フルカラー画像の場合と同様に定着ユニット24で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以後、2枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
【0051】
なお、転写紙を安定して静電吸着搬送するために転写ベルト18は少なくとも表層が高い電気抵抗値を有する材料で構成する必要がある。転写ベルト18の材質としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料をシームレスベルトに成型し使用することができる。これらの材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。
【0052】
次に、感光体ユニット12Y,12M,12C,12Bについて詳細に説明する。この例の感光体ユニット12Y,12M,12C,12Bは、トナーの色が異なる以外は、全て同一の構成、作用であるので、以下では、便宜上、感光体ユニット12Y,12M,12C,12Bを感光体ユニット12と代表して称し、感光体14Y,14M,14C,14Bを感光体14と代表して称して説明する。
【0053】
感光体ユニット12には、図2に示すように、矢印C方向に線速125mm/secで回転する外径30mmの感光体14に接触して、帯電ローラ(帯電装置)45、ブラシローラ46、クリーニングブレード47をそのC方向に沿って備える。ブラシローラ46は、感光体14の回転に同期して時計方向に回転する。また、帯電ローラ45の感光体14と接触する位置と略反対側には、クリーニングブラシ49を帯電ローラ45に接触して備える。さらに、ブラシローラ46の感光体14と接触する位置と略反対側には、トナー搬送オーガ48を備える。
【0054】
ブラシローラ46は、感光体14の表面に付着したトナーなどをクリーニングするものであり、クリーニングブレード47は、同じく感光体14の表面に付着したトナーなどを掻き取るためのものである。また、帯電ローラ45は、感光体14の表面を帯電させるためのものである。
【0055】
さらに、クリーニングブラシ49は、その帯電ローラ45の表面に付着したトナーなどをクリーニングするためのものである。このクリーニングブラシ49は、直径6mmの金属芯に毛足0.5mmの導電性繊維を静電植毛してある。クリーニングブラシ49は、自重のみで帯電ローラ45に回動自在に当接しており、帯電ローラ45の回転に連れまわりしながら、帯電ローラ45の表面を清掃する。スプリング等の加圧手段を使用せずに自重のみで当接しているので、金属芯の径が細くてもたわみは問題とならない。
【0056】
そして、トナー搬送オーガ48は、クリーニングブレード47で掻き落とした廃トナーを、ブラシローラ46を介して回収し、図1に示した廃トナー収納部38に搬送するためのものである。
【0057】
また、感光体ユニット12には、画像形成装置本体Aに対して着脱する際の基準として、位置決め主基準部51を設けると共に、手前側位置決め従基準部52と奥側位置決め従基準部53とをブラケット50にそれぞれ一体に設け、その感光体ユニット12を装置本体Aに装着する際に、それらの基準部により、感光体ユニット12を所定の装着位置に確実に位置決めできるようにしている。
【0058】
この例では、感光体14と帯電ローラ45をそれぞれの感光体ユニット12内に一体に配置しているので、感光体ユニット12を交換する際に感光体14と帯電ローラ45とのギャップの調整を行う必要がなく、ユーザでも感光体ユニット12の交換が容易である。なお、この例では、感光体14、帯電ローラ45、ブラシローラ46、クリーニングブレード47、トナー搬送オーガ48などが一体となった感光体ユニットについて説明したが、ブラシローラ46、クリーニングブレード47、トナー搬送オーガ48などの感光体14のクリーニング装置は、別のユニットとして構成してもよい。また、現像ユニット13を感光体14や帯電ローラ45と一体のユニットとしてもよい。
【0059】
この例の帯電ローラ45は、詳しくは図3のようになっている。すなわち、帯電ローラ45は、外径6〜10mmの円柱状で導電性の芯金61と、両端からその芯金61が延出するように覆って厚さt1が1〜3mmの円筒状に形成した帯電部材本体62と、その帯電部材本体62の両端に形成された段差64に設ける厚さt2が100〜500μmのギャップ保持部材63とを備えてなる。
【0060】
芯金61は、ステンレス等の金属からなる。芯金61は、細すぎると切削時や感光体に加圧されたときのたわみの影響が無視できなくなり、必要なギャップ精度が得られにくい一方、太すぎると帯電ローラ45が大型化したり、帯電ローラ45の重量が重くなったりするので、外径6〜10mmの円筒形状でステンレス等の金属からなることが好ましい。
【0061】
また、帯電部材本体62は、106〜109Ωcmの中程度の体積抵抗値を持つ材料が好ましい。体積抵抗値が低すぎると感光体14にピンホール等の欠陥があった場合に帯電バイアスのリークが発生しやすく、体積抵抗値が高すぎると放電が十分に発生せず均一な帯電電位を得ることができない。この帯電部材本体62を形成するにあたり、基材となる樹脂に導電性材料を配合することで所望の体積抵抗値を得ることができる。
【0062】
なお、基材となる樹脂は、成形性が良く成形加工が容易であることから、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン,ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体)、ポリカーボネート、等の樹脂を用いるとよい。
【0063】
また、導電性材料としては、四級アンモニウム塩基を有する高分子化合物のようなイオン導電性材料が好ましい。
四級アンモニウム塩基を有する高分子化合物としては、四級アンモニウム塩基を有するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレンーエチルアクリレート共重合、エチレンーメチルアクリレート共重合、エチレンー酢酸サンビニル共重合、エチレンープロピレン共重合、エチレンーヘキセン共重合等のポリオレフィンが挙げられる。なお、四級アンモニウム塩基を有する高分子化合物は、上記ポリオレフィン以外の高分子化合物であってもかまわない。
【0064】
イオン導電性材料は、二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることにより、上述の基材樹脂に均一に配合される。配合された材料を芯金61に射出成形、あるいは押出成形にすることにより、容易に円筒形状に成型することができる。イオン導電性材料と基材樹脂の配合量は、基材樹脂100重量部に対して30〜80重量部が望ましい。
【0065】
なお、円筒状の帯電部材本体62の厚さt1が薄すぎると、成型が困難で、強度も弱い。厚さt1が厚すぎると、帯電ローラ45が大型化するとともに、帯電部材本体62の体積抵抗値が大きくなるため帯電効率が低下する。また、帯電部材本体62には、コーティングなどによりトナー等が付着しにくい保護層を数十μmの厚さで形成してもよい。段差64は、加工成形において、帯電部材本体62を切削して外径を整える際に、帯電部材本体62の両端に形成するとよい。
【0066】
ギャップ保持部材63は、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)やFEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)等からなる絶縁性のフッ素系樹脂材料の熱収縮性チューブである。なお、ギャップ保持部材63の厚さは、薄すぎると感光体14との摩擦によって延びて帯電部材本体62から外れてしまうため、100〜500μmとすることが好ましい。また、ギャップ保持部材63の硬度は、帯電部材本体62よりも低くする。
【0067】
このような構成の帯電部材本体62は離型性に優れるため、帯電部材本体62の表面に接着剤を塗布することは困難であるので、ギャップ保持部材63は、帯電部材本体62を熱収縮させて、段差64に取り付ける。したがって、接着剤を用いずに取り付けることができ、接着剤の厚みを考慮せずにギャップ保持部材63を設けることができる。
【0068】
ギャップ保持部材63を取り付けた箇所の帯電ローラ45の外径φaは、ギャップ保持部材63を取り付けない箇所、すなわち、帯電部材本体62が露出する箇所の帯電ローラ45の外径φbよりも大きくなるように、段差64の深さdとギャップ保持部材63の厚さt2を調整する。
【0069】
そして、帯電ローラ45の芯金61の端部に不図示のギヤを取り付け、感光体14のフランジに形成されたギヤと噛み合わせるとともに、感光体ユニット12の不図示の軸受に回転自在に取り付けてなる。すると、感光体14の画像形成領域外A2にギャップ保持部材63が当接し、画像形成領域内A1において帯電部材本体62と感光体14との間にギャップGpが形成される。
【0070】
ここで、帯電ローラ45と感光体14とのギャップGpが広すぎると、異常放電が発生し、感光体14の表面が均一に帯電できなくなるため、ギャップGpの最大値が100μm以下となるように、φa,φbを設定する必要がある。この設定は、ギャップ保持部材63の厚さt2と段差64の深さdとを適宜調整することによって行う。このように、感光体14、帯電ローラ45とも高精度な寸法が求められるので、それぞれの真直度を20μm以下にする必要がある。
【0071】
このように構成された帯電ローラ45を用いて、感光体14の表面を帯電するには、駆動モータで感光体14を回転すると、感光体14のフランジに形成されたギヤと、芯金61の端部に取り付けたギヤを介して、帯電ローラ45が感光体14とほぼ同期して回転する。そして、不図示の電源から供給された帯電バイアスを帯電部材本体62に印加する。すると、ギャップGpを隔てて設けられた帯電部材本体62の表面と感光体14の表面との間で放電が生じる。このとき、帯電ローラ45の両端には、絶縁性のギャップ保持部材63が設けられているので、帯電ローラ45の両端で集中的に放電が生じることがなく、感光体14の表面は一様に帯電される。そして、書込みユニット16から静電潜像を書き込まれた後、現像ユニットで現像される。
【0072】
ところで、ギャップ保持部材63は、感光体14の画像形成領域外A2にて感光体14に当接して帯電部材本体62と感光体14との間にギャップGpを形成しているので、感光体14の表面を傷つけて、画像形成に影響を与えることがない。加えて帯電部材本体62より硬度の低い材料で構成されているので、帯電部材本体62を硬質の樹脂材料で形成し、感光体14として有機感光体を使用した場合であっても、感光体14の表面に傷が付くことはない。
【0073】
このように、ギャップ保持部材63の厚さt2と段差64の深さdとを適宜調整して、ギャップGpの最大値が100μm以下となるようにφa,φbを設定するので、厚さt2が100〜500μmのギャップ保持部材63を帯電部材本体62に設ける際に、段差64の深さdを調整すればよい。
【0074】
なお、この例の帯電ローラ45は、感光体14とのギャップGpを、ギャップ保持部材63を感光体14の画像形成領域外A2に当接することにより形成するので、画像形成時に帯電ローラ45と感光体14とが同期回転し、ギャップ保持部材63と感光体14との間に摩擦熱を生じる。しかし、ギャップ保持部材63の厚さt2が100〜500μmであるので、摩擦熱によってギャップ保持部材63が延びたり変形しにくく、常に安定したギャップGpを保持することができる。
【0075】
また、クリーニングブラシ49の回転軸方向の長さを、帯電ローラ45の回転軸方向の長さより長くすることで、ギャップ保持部材63の表面も同時にクリーニングすることができる。帯電ローラ45の画像領域である帯電部材本体62の部分の外径φbと、熱収縮チューブの被覆部であるギャップ保持部材63の部分の外径φaとは、数10〜100μm程度異なるが、クリーニングブラシ49の毛足の長さに比べ十分小さいので、画像形成領域内A1にある帯電部材本体62の表面のクリーニング性が低下するようなことはない。
【0076】
なお、図4に示すように、帯電ローラ55のギャップ保持部材65を帯電部材本体62の両端の側面62sの一部まで被覆するようにしてもよい。
このようにすると、帯電ローラ55の両端からの放電をより一層確実に防止することができる。また、ギャップ保持部材65が熱収縮性を持っているので、特別な工程を必要とせずに容易に帯電部材本体62の側面62sまで被覆することができる。
【0077】
ところで、帯電ローラ55は、詳しくは、帯電ローラ55の両端に延出する芯金61を感光体ユニット12の不図示の軸受に回転自在に取り付けてなる。そして、その軸受をスプリングで加圧して帯電ローラ55のギャップ保持部材65を感光体14の画像形成領域外A2に当て、帯電ローラ55の帯電部材本体62と感光体14との間にギャップGpを形成する。このような構成の帯電ローラ55では、軸受とスプリングを導電性とし、軸受を介して帯電ローラ55にバイアスを印加することも可能である。また、軸受を介してバイアスを印加する必要がない場合には絶縁性の軸受でもよい。
【0078】
帯電ローラ55は、芯金61の端部に不図示のギヤを取り付け、感光体14のフランジに形成されたギヤと噛み合わせて、感光体14の駆動モータにより感光体14を回転させると、帯電ローラ55が感光体14とほぼ等速で回転する。この際、帯電部材本体62の側面62sに張り出して設けられたギャップ保持部材65が軸受と接触するとギャップ保持部材65が劣化、変形、または破損して、帯電ローラ55と感光体14とのギャップが不安定になってしまう恐れがある。そこで、図5に示すように、芯金66に段部67を設ける。
この段部67の形成にあたっては、帯電部材本体62の側面62sに張り出して設けられたギャップ保持部材65の厚みAよりも大きい幅Bとする。これにより、ギャップ保持部材65が軸受に接触しない構成となり、帯電ローラ55の耐久性を向上させることができる。
【0079】
感光体14と帯電ローラ45との間のギャップGpは、一般に、感光体14と帯電ローラ45の回転に伴い、一定範囲内で微小に変動する。このような状況で感光体14を均一に帯電するには、帯電ローラ45に印加するDC電圧の帯電バイアスに加えて、帯電ローラ45と感光体14との間の放電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有するACバイアスを重畳することが有効である。
【0080】
ここで、印加するACバイアスの周波数が低いと、感光体14の表面にストライプ状の帯電ムラが目立つため、ACバイアスの周波数f[Hz]は、少なくとも感光体14の線速v[mm/s]の7倍以上に設定することが望ましい。また、印加するACバイアスの周波数が高すぎると、過剰な放電が発生して、感光体14の摩耗量を増大させたり、感光体14にトナーやトナー外添剤のフィルミングが発生しやすくなるため、感光体14の線速v[mm/s]の12倍以下の周波数f[Hz]に設定することが望ましい。
【0081】
なお、上述の例では、画像形成装置の一例としての小型カラープリンタについて説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、ファクシミリ、複写機、またはプリンタ、ファクシミリ、複写機の複合機などのあらゆる電子写真式の画像形成装置に適用することができる。
【0082】
また、上述の例では、感光体14と帯電ローラ45とを感光体ユニット12に一体に設け、感光体ユニット12をカラープリンタに着脱可能に備えたが、この発明はこれに限定されるものではなく、感光体14と帯電ローラ45とを別体に設けてもよい。
【0083】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項1に記載の発明によれば、帯電部材本体がイオン導電性材料を含有する樹脂材料からなるので、切削加工が容易であるため高精度に加工しやすい。また、ギャップ保持部材が帯電部材本体より硬度が低く、熱収縮性を有する厚さ100〜500μmの絶縁性の樹脂材料からなり、帯電部材本体の両端に段差を形成し、該段差にギャップの最大値が100μm以下となるようにギャップ保持部材を設けるので、帯電部材本体の両端で発生する集中的な放電を防止できる。
したがって、加工しやすく、両端で発生する集中的な放電を防止できる帯電装置を提供することができる。
【0084】
請求項2に記載の発明によれば、ギャップ保持部材が、帯電部材本体の両端の側面を被覆するので、一層、帯電部材本体の両端で発生する集中的な放電を防止できる。
【0085】
請求項3に記載の発明によれば、帯電部材本体を導電性の芯金を覆って略円筒状に形成し、帯電部材本体の両端に延出する芯金を軸受に回転自在に取り付けたとき、ギャップ保持部材が軸受に接触しないように前記芯金に段部を設けて軸受に取り付けるので、ギャップ保持部材が軸受に接触して摩耗することがなく、耐久性のある帯電装置を提供することができる。
【0086】
請求項4に記載の発明によれば、帯電部材本体にACバイアスを重畳し、該ACバイアスのピーク間電圧が帯電部材本体と像担持体との間の放電開始電圧の2倍以上であり、前記ACバイアスの周波数f[Hz]が像坦持体の線速v[mm/s]との間に7×v<f<12×vの関係を満たすので、帯電ムラを防止するとともに、帯電部材と像担持体との間で過剰な放電を防止することができる。
【0087】
請求項5に記載の発明によれば、画像形成装置が、請求項1ないし4のずれかに記載の帯電装置を備えるので、上記それぞれの効果を奏する画像形成装置を提供することができる。
【0088】
請求項6に記載の発明によれば、画像形成装置が、像坦持体と帯電装置とを一体に着脱可能に備えるので、部品交換が容易な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例としての画像形成装置の断面図である。
【図2】本発明で用いられる感光体ユニットの概略断面図である。
【図3】本発明で用いられる帯電ローラの一部断面図である。
【図4】本発明で用いられる別の例としての帯電ローラの一部断面図である。
【図5】本発明で用いられるさらに別の例としての帯電ローラの一部断面図である。
【符号の説明】
10Y,10M,10C,10B 作像手段
12,12Y,12M,12C,12B 感光体ユニット
13Y,13M,13C,13B 現像ユニット
14,14Y,14M,14C,14B 感光体(像担持体)
18 転写ベルト
19A,19B,19C,19D 支持ローラ
45 帯電ローラ(帯電装置)
46 ブラシローラ
47 クリーニングブレード
48 トナー搬送オーガ
49 クリーニングブラシ
50 ブラケット
51 位置決め主基準部
52 手前側位置決め従基準部
53 奥側位置決め従基準部
61,66 芯金
62 帯電部材本体
62s 側面
63,65 ギャップ保持部材
64 段差
67 段部
A1 画像形成領域内
A2 画像形成領域外
d 深さ
Gp ギャップ
t1,t2 厚さ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, a gap is formed between a charging member main body and an image carrier in an image forming area by contacting a gap holding member outside an image forming area of the image carrier to charge the image carrier. The present invention relates to a charging device and an image forming apparatus including the charging device, such as a printer, a facsimile, a copying machine, or a multifunction peripheral thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of charging device is mainly a charger system such as a scorotron. However, there is a problem that a large amount of discharge products such as ozone is generated, and in recent years, a charging member body such as a roller or a brush is provided. A contact type in which a charging device is brought into direct contact with a photoreceptor has been widely used.
[0003]
In this contact type charging device, there is a problem that the toner on the surface of the photoreceptor adheres to the surface of the charging member main body due to the contact, thereby causing contamination and uneven charging of the photoreceptor. In addition, the charging member main body is often unitized with the photoreceptor as a photoreceptor unit, and in order to replace the charging member main body, the entire photoreceptor unit must be replaced, which shortens the life of the charging device. It has become a major factor. As a technique for reducing toner adhering to the charging member main body, there is a method of providing a minute gap between the charging member main body and the photoconductor.
[0004]
As one of them, for example, a film-like gap holding member is attached on the periphery of both ends of the charging member main body outside the image forming area, and both ends of the charging device having an outer diameter larger than other portions are attached to the photosensitive member. A method of forming a minute gap between the photosensitive member and the charging device by contacting the photosensitive member with a charging device (for example, Patent Document 1).
[0005]
However, when the charging device is a rubber charging roller, (1) it is difficult to process the outer diameter of the charging roller with high accuracy by cutting, and (2) the expansion rate of the charging roller due to heat is large. There has been a problem that the gap between the charging roller and the photoreceptor fluctuates greatly depending on the ambient temperature, and it is difficult to maintain the gap accurately.
On the other hand, when the charging device is a resin-made charging roller (for example, Patent Document 2 or the like), the outer diameter of the charging roller and the like can be processed with high precision because cutting is easy. However, since the film has a higher hardness than rubber, there is a problem that when a film is used as the gap holding member, the film is worn between the charging roller and the photoconductor.
[0006]
In addition, when an organic photoreceptor is used as the photoreceptor, there is a problem that a portion of the organic photoreceptor that contacts the film is damaged.
Furthermore, if the film is simply attached and used for a long period of time, the film may peel off from the charging roller.If the charging roller and the film are bonded with an adhesive, uneven application of the adhesive may cause the photosensitive member and the charging roller to become uneven. This affects the formation of a small gap of several tens μm between them, which is not preferable.
[0007]
Therefore, steps and grooves are provided at both ends of the charging roller, and an annular gap holding member is fitted and fixed to the steps and grooves, and both ends of the charging roller having an outer diameter larger than other portions are attached to the photosensitive member. A method of forming a gap by abutting is disclosed (for example, Patent Document 3).
[0008]
However, in such a method, a discharge from the charging roller to the photoconductor is generated on the outer side where the gap holding member is attached, as well as on the inner side where the gap holding member is attached. May be worn away. Then, there were problems such as leakage of charging bias between the photosensitive member and the charging roller, and toner sticking due to cleaning failure, widening the charging gap, and easily causing charging unevenness due to abnormal discharge. .
[0009]
For this reason, a technology has been disclosed in which a gap holding member having a high volume resistance is provided on the periphery of both ends of the charging roller to prevent discharge at both ends (for example, Patent Documents 4 and 5).
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2001-194868 A
[Patent Document 2]
JP 2001-337515 A
[Patent Document 3]
JP-A-2002-55508
[Patent Document 4]
JP-A-7-104557
[Patent Document 5]
JP-A-7-199599
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a method, when forming a minute gap between the charging roller and the photoconductor, the thickness of the gap holding member cannot be made too large. For this reason, there has been a problem that a sufficient discharge prevention effect cannot be obtained even when a material having a high volume resistance value is used.
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a charging device which can be machined with high accuracy and can prevent discharges generated at both ends.
[0012]
A second object of the present invention is to provide a durable charging device.
[0013]
A third object of the present invention is to prevent charging unevenness and prevent excessive discharge between a charging member and an image carrier.
[0014]
A fourth object of the present invention is to provide an image forming apparatus which achieves each of the above objects.
[0015]
A fifth object of the present invention is to provide an image forming apparatus in which parts can be easily replaced.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the invention according to claim 1 is a gap holding member that forms a gap between the charging member main body and the image carrier in the image forming area by abutting outside the image forming area of the image carrier. In the charging device provided with
The charging member body is made of a resin material containing an ion conductive material,
The gap holding member has a hardness lower than that of the charging member main body, and is made of an insulating resin material having a thickness of 100 to 500 μm having heat shrinkability,
A step is formed at both ends of the charging member body, and the gap holding member is provided at the step so that the maximum value of the gap is 100 μm or less.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the charging device according to the first aspect, the gap holding member covers side surfaces of both ends of the charging member main body.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, in the charging device according to the second aspect, the charging member main body is formed in a substantially cylindrical shape by covering a conductive metal core, and extends to both ends of the charging member main body. When the core is rotatably attached to the bearing, a step is provided on the core so that the gap holding member does not contact the bearing, and the step is attached to the bearing.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, an AC bias is superimposed on the charging member main body, and a peak-to-peak voltage of the AC bias is at least twice a discharge starting voltage between the charging member main body and the image carrier. Between the frequency f [Hz] of the AC bias and the linear velocity v [mm / s] of the image carrier.
7 × v <f <12 × v
The charging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the following relationship is satisfied.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including the charging device according to any one of the first to fourth aspects.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifth aspect, the image carrier and the charging device are integrally and detachably provided.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is an overall schematic configuration diagram of a small color printer as an example of an image forming apparatus according to the present invention. Reference numeral A in the figure denotes a printer main body. In the apparatus main body A, a transfer material transport path P is provided diagonally from the lower right to the upper left in the figure. On the transfer material transport path P, four monochromatic image forming means 10Y, 10M, 10C, and 10B of yellow, magenta, cyan, and black are arranged in order from the lower right to the upper left along the transport path P to form a tandem type. Prepare.
[0023]
Each monochrome image forming means 10 is composed of a
[0024]
Each of the photoconductors 14B, 14Y, 14M, and 14C has a structure in which an undercoat layer, a charge generation layer mainly containing a charge generation material, and a charge transport layer mainly containing a charge transport material are stacked on a conductive support. Is formed.
The conductive support has a volume resistance of 10 4 A material having a conductivity of Ωcm or less, for example, a metal tube such as aluminum or stainless steel, or a metal such as nickel processed into an endless belt shape is used.
[0025]
The undercoat layer generally contains a resin as a main component. However, considering that the photosensitive layer is coated thereon with a solvent, these resins are resins having high solubility resistance to general organic solvents. Is desirable. Examples of such a resin include a water-soluble resin such as a polyvinyl alcohol resin, an alcohol-soluble resin such as a copolymerized nylon, a polyurethane resin, an alkyd-melamine resin, and an epoxy resin, and a curable resin that forms a three-dimensional network structure. No. Further, fine powder of a metal oxide such as titanium oxide, silica, and alumina may be added to the undercoat layer in order to prevent moiré and reduce residual potential. This undercoat layer can be formed using an appropriate solvent and a coating method. The thickness of the undercoat layer is suitably from 0 to 5 μm.
[0026]
The charge generation layer is a layer containing a charge generation material as a main component, and typical examples are a monoazo pigment, a disazo pigment, a trisazo pigment, and a phthalocyanine pigment. The charge generation material can be formed by dispersing the charge generation material together with a binder resin such as polycarbonate using a solvent such as tetrahydrofuran or cyclohexanone, and applying a dispersion. The coating is performed by a dip coating method or a spray coating. The thickness of the charge generation layer is usually 0.01 to 5 μm.
[0027]
The charge transporting layer can be formed by dissolving or dispersing the charge transporting material and the binder resin in an appropriate solvent of tetrahydrofuran, toluene, and dichloroethane, and applying and drying this. Among the charge transport materials, low-molecular charge transport materials include an electron transport material and a hole transport material. Examples of the electron transporting material include chloranil, bromoanil, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, 2,4,5,7-tetranitro-9-fluorenone, Electron accepting substances such as 3,7-trinitrodibenzothiophene-5,5-dioxide are exemplified. Examples of the hole transport material include oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, triphenylamine derivatives, phenylhydrazones, α-phenylstilbene derivatives, thiazole derivatives, triazole derivatives, phenazine derivatives, acridine derivatives, thiophene derivatives, and the like. Electron donating substances. As the binder resin used for the charge transport layer together with the charge transport material, polystyrene resin, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, polyester resin, polyarylate resin, polycarbonate resin, acrylic resin, epoxy resin, melamine Thermoplastic or thermosetting resins such as resin and phenolic resin are exemplified.
[0028]
The thickness of the charge transport layer may be appropriately selected in the range of 5 to 30 μm according to desired characteristics of the photoreceptor. Further, a protective layer may be formed on the photoreceptor as a surface layer for the purpose of protecting the photosensitive layer and improving durability.
[0029]
The developing
[0030]
Each of the developing
[0031]
The toner includes a binder resin, a colorant, and a charge control agent as main components, and is further configured to include other additives as necessary. As specific examples of the binder resin, polystyrene, styrene-acrylate copolymer, polyester resin, and the like can be used. As a coloring material (for example, yellow, magenta, cyan, and black) used for the toner, those known for toner can be used. The amount of the coloring material is suitably from 0.1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin.
[0032]
Specific examples of the charge control agent include a nigrosine dye, a chromium-containing complex, a quaternary ammonium salt, and the like, which are used depending on the polarity of the toner particles. The amount of the charge control agent is 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin.
It is advantageous to add a fluidity imparting agent to the toner particles. Examples of the fluidity-imparting agent include fine particles of a metal oxide such as silica, titania, and alumina, and those obtained by subjecting the fine particles to a surface treatment with a silane coupling agent, a titanate coupling agent, or the like; polystyrene, polymethyl methacrylate, Polymer fine particles such as vinylidene are used. These fluidity imparting agents have a particle size in the range of 0.01 to 3 μm. The addition amount of these fluidity-imparting agents is preferably in the range of 0.1 to 7.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the toner particles.
[0033]
As a method for producing the toner for a two-component developer according to the present invention, it can be produced by various known methods or a method combining them. For example, in the kneading and pulverizing method, a binder resin and a coloring material such as carbon black and necessary additives are dry-mixed, heated and kneaded with an extruder or a two-roll, three-roll, or the like, and then cooled and solidified. The toner is obtained by pulverizing with a pulverizer such as a jet mill and classifying with an airflow classifier. Further, a toner can be directly produced from a monomer, a colorant, and an additive by a suspension polymerization method or a non-aqueous dispersion polymerization method.
[0034]
As the carrier, a core material itself or a core material provided with a coating layer is generally used. The core material of the resin-coated carrier that can be used in the present invention is ferrite or magnetite. The particle size of the core material is suitably about 20 to 60 μm.
[0035]
Materials used for forming the carrier coating layer include vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, vinyl ether substituted with a fluorine atom, and vinyl ketone substituted with a fluorine atom. As a method of forming the coating layer, a resin may be applied to the surface of the carrier core material particles by a spraying method, a dipping method, or the like, as in the related art.
[0036]
On such a single-color image forming means 10Y, 10M, 10C, 10B, a
[0037]
On the other hand, an endless belt-shaped transfer belt 18 is stretched under the single-color image forming means 10Y, 10M, 10C, and 10B with the transfer material conveyance path P interposed therebetween. In the illustrated example, the transfer belt 18 is wrapped around four support rollers 19A, 19B, 19C, and 19D, is brought into contact with the
[0038]
As a material of the transfer belt 18, a resin material such as polyvinylidene fluoride, polyimide, polycarbonate, and polyethylene terephthalate can be molded into a seamless belt and used. These materials can be used as they are, or the resistance can be adjusted with a conductive material such as carbon black. In addition, a surface layer may be formed by using a method such as spraying or dipping using these resins as a base layer to form a laminated structure.
[0039]
Inside the transfer belt 18, backup rollers 20Y, 20M, 20C, and 20B and transfer brushes 21Y, 21M, 21C, and 21B are disposed corresponding to the
[0040]
Along the transfer material transport path P, a pair of registration rollers 23 is provided at an upstream position of the transfer belt 18, and a fixing
A reversing unit 29 is provided downstream of the fixing
Further, at another downstream side of the fixing
[0041]
On the other hand, under the transfer belt 18, a
The
[0042]
Below the
[0043]
The transfer paper fed from the separation paper feed unit 35 and the transfer paper fed again through the
A manual feed portion is provided on the right side of the apparatus main body A in the figure, and a
[0044]
When a color image is formed on transfer paper using this color printer, the separation paper feed unit 35 is selectively driven based on, for example, a signal from a personal computer to transfer one transfer paper in one
[0045]
On the other hand, in the single-color image forming means 10Y, 10M, 10C and 10B, the
[0046]
Then, the registration roller pair 23 is rotated in synchronization with the rotation of the photoconductor, the transfer paper is put into the transfer material conveyance path P, and the transfer belt 18 is placed between the monochrome image forming means 10Y, 10M, 10C, and 10B. The transfer paper is conveyed by feeding and rotating and conveying the transfer belt 18. At this time, the transfer paper is charged by the support roller 19B disposed near the entrance of the transfer belt 18, and is thereby electrostatically attracted to the surface of the transfer belt 18. Along with the conveyance, the single-color toner images on the
[0047]
The transfer paper after the image transfer is sent to the fixing
[0048]
When recording is performed on the back side of the transfer paper on which single-side recording has been performed, similarly, switching is performed by a switching claw (not shown) to guide the sheet to the reversing unit 29, and after reversing by the reversing unit 29, guiding the sheet to the double-
[0049]
Next, the operation of forming a black and white image on transfer paper using this color printer will be described. When the color printer receives black and white image data based on a signal from, for example, a personal computer, the transfer belt 18 rotates clockwise around the drive roller 19A in FIG. 1, and the magenta, cyan, and yellow photoconductors are rotated. Separate from 14M, 14C, 14Y. The
[0050]
On the other hand, the transfer paper is fed from the
[0051]
In order to stably transfer the transfer paper by electrostatic attraction, the transfer belt 18 needs to be made of a material having at least a surface layer having a high electric resistance value. As a material of the transfer belt 18, a resin material such as polyvinylidene fluoride, polyimide, polycarbonate, and polyethylene terephthalate can be molded into a seamless belt and used. These materials can be used as they are, or the resistance can be adjusted with a conductive material such as carbon black. In addition, a surface layer may be formed by using a method such as spraying or dipping using these resins as a base layer to form a laminated structure.
[0052]
Next, the
[0053]
As shown in FIG. 2, the
[0054]
The
[0055]
Further, the cleaning
[0056]
The
[0057]
Further, the
[0058]
In this example, since the
[0059]
The charging
[0060]
The
[0061]
Further, the charging member main body 62 6 -10 9 Materials having a medium volume resistivity of Ωcm are preferred. If the volume resistance is too low, leakage of the charging bias tends to occur when the
[0062]
The resin used as the base material has good moldability and is easy to mold. Therefore, resins such as polyethylene, polypropylene, polymethyl methacrylate, polystyrene, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer), polycarbonate, and the like are used. Should be used.
[0063]
Further, as the conductive material, an ion conductive material such as a polymer compound having a quaternary ammonium base is preferable.
Examples of the polymer compound having a quaternary ammonium base include polyethylene, polypropylene, polybutene, polyisoprene, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-san vinyl acetate copolymer, ethylene-propylene having a quaternary ammonium base. And polyolefins such as copolymerization and ethylene-hexene copolymerization. In addition, the polymer compound having a quaternary ammonium base may be a polymer compound other than the above-mentioned polyolefin.
[0064]
The ion conductive material is uniformly blended with the above-mentioned base resin by using a means such as a biaxial kneader or a kneader. Injection molding or extrusion molding of the blended material into the cored
[0065]
If the thickness t1 of the cylindrical charging member
[0066]
The gap holding member 63 is a heat-shrinkable tube made of an insulating fluororesin material such as PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer) or FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer). is there. If the thickness of the gap holding member 63 is too small, the gap holding member 63 extends due to friction with the
[0067]
Since the charging member
[0068]
The outer diameter φa of the charging
[0069]
Then, a gear (not shown) is attached to the end of the
[0070]
Here, if the gap Gp between the charging
[0071]
To charge the surface of the
[0072]
By the way, the gap holding member 63 is in contact with the
[0073]
As described above, the thickness t2 of the gap holding member 63 and the depth d of the
[0074]
In the charging
[0075]
Further, by making the length of the cleaning
[0076]
As shown in FIG. 4, the
This makes it possible to more reliably prevent discharge from both ends of the charging
[0077]
Incidentally, the charging
[0078]
The charging
In forming the
[0079]
Generally, the gap Gp between the photoconductor 14 and the charging
[0080]
Here, when the frequency of the applied AC bias is low, stripe-shaped charging unevenness is conspicuous on the surface of the
[0081]
In the above example, a small color printer as an example of the image forming apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be a facsimile, a copier, or a multifunction machine of a printer, a facsimile, and a copier. Can be applied to any electrophotographic image forming apparatus.
[0082]
Further, in the above-described example, the
[0083]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, since the charging member main body is made of a resin material containing an ion conductive material, it is easy to perform cutting, so that it can be processed with high precision. In addition, the gap holding member is made of an insulating resin material having a thickness of 100 to 500 μm having a hardness lower than that of the charging member main body and having heat shrinkability, forming a step at both ends of the charging member main body, and forming a maximum gap in the step. Since the gap holding member is provided so as to have a value of 100 μm or less, intensive discharge generated at both ends of the charging member main body can be prevented.
Therefore, it is possible to provide a charging device that is easy to process and that can prevent intensive discharge occurring at both ends.
[0084]
According to the second aspect of the present invention, since the gap holding member covers the side surfaces at both ends of the charging member main body, intensive discharge occurring at both ends of the charging member main body can be further prevented.
[0085]
According to the third aspect of the present invention, when the charging member main body is formed in a substantially cylindrical shape by covering the conductive core, and the core extending to both ends of the charging member main body is rotatably attached to the bearing. A step is provided on the core bar so that the gap holding member does not contact the bearing, and the step is attached to the bearing, so that the gap holding member does not contact the bearing and does not wear out, and a durable charging device is provided. Can be.
[0086]
According to the fourth aspect of the present invention, an AC bias is superimposed on the charging member main body, and a peak-to-peak voltage of the AC bias is equal to or more than twice a discharge start voltage between the charging member main body and the image carrier. Since the frequency f [Hz] of the AC bias satisfies the relationship of 7 × v <f <12 × v with the linear velocity v [mm / s] of the image carrier, charging unevenness is prevented and charging is performed. Excessive discharge between the member and the image carrier can be prevented.
[0087]
According to the fifth aspect of the present invention, since the image forming apparatus includes the charging device according to any one of the first to fourth aspects, it is possible to provide an image forming apparatus having the above-described respective effects.
[0088]
According to the sixth aspect of the present invention, since the image forming apparatus integrally includes the image carrier and the charging device in a detachable manner, it is possible to provide an image forming apparatus in which parts can be easily replaced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an image forming apparatus as an example of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of a photoreceptor unit used in the present invention.
FIG. 3 is a partial sectional view of a charging roller used in the present invention.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of another example of a charging roller used in the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a charging roller as still another example used in the present invention.
[Explanation of symbols]
10Y, 10M, 10C, 10B imaging means
12, 12Y, 12M, 12C, 12B Photoconductor unit
13Y, 13M, 13C, 13B developing unit
14, 14Y, 14M, 14C, 14B Photoconductor (image carrier)
18 Transfer belt
19A, 19B, 19C, 19D Support roller
45 Charging roller (charging device)
46 brush roller
47 Cleaning blade
48 Toner Transport Auger
49 Cleaning brush
50 bracket
51 Positioning main reference part
52 Front-side positioning reference part
53 Back side positioning reference part
61,66 core
62 Charging member body
62s side
63, 65 Gap holding member
64 steps
67 steps
A1 Inside the image forming area
A2 Outside image forming area
d depth
Gp gap
t1, t2 thickness
Claims (6)
前記帯電部材本体がイオン導電性材料を含有する樹脂材料からなり、
前記ギャップ保持部材が前記帯電部材本体より硬度が低く、熱収縮性を有する厚さ100〜500μmの絶縁性の樹脂材料からなり、
前記帯電部材本体の両端に段差を形成し、該段差に前記ギャップの最大値が100μm以下となるように前記ギャップ保持部材を設けることを特徴とする帯電装置。A charging device including a gap holding member that forms a gap between the charging member main body and the image carrier in the image forming region by abutting outside the image forming region of the image carrier;
The charging member body is made of a resin material containing an ion conductive material,
The gap holding member has a hardness lower than that of the charging member main body, and is made of an insulating resin material having a thickness of 100 to 500 μm having heat shrinkability,
A charging device, wherein a step is formed at both ends of the charging member main body, and the gap holding member is provided at the step so that the maximum value of the gap is 100 μm or less.
7×v<f<12×v
の関係を満たすことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の帯電装置。An AC bias is superimposed on the charging member main body, and a peak-to-peak voltage of the AC bias is at least twice a discharge starting voltage between the charging member main body and the image carrier, and a frequency f [Hz of the AC bias is applied. Is between 7 × v <f <12 × v and the linear velocity v [mm / s] of the image carrier.
The charging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the following relationship is satisfied.
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