JP2004333617A - Charging device, transfer device, and image forming apparatus having charging device or transfer device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電装置、転写装置および該帯電装置または該転写装置を備えた画像形成装置に関し、更に詳しくは、静電潜像を形成するために利用される電荷を付与するための帯電装置、静電潜像に対応して可視化された可視像を転写するための転写装置、及び、該帯電装置または該転写装置を備えた、電子写真方式を利用してなる複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機やプリンタなどに用いられる画像形成装置においては、所謂感光体などの像担持体の帯電、現像、クリーニングなどを含む一連のプロセスの中で帯電装置が使われている。
【0003】
また像担持体上に形成されたトナー像を一旦中間転写体などの被転写部材に転写し、あるいは、記録媒体などの被転写体に再転写して最終的に画像を形成するプロセスにおいても、直接被転写体に記録媒体へ転写して画像を形成するプロセスと同様に帯電装置と同様の原理を用いた転写装置が使われている。
【0004】
像担持体を帯電する帯電装置としては、従来よりコロトロンが広く利用されている。
【0005】
コロトロンは像担持体を均一に帯電する手段としては有効であるが、像担持体を所定の電位に帯電するには数キロボルトの高圧電源を必要とする。またコロナ放電によりオゾンや窒素酸化物を発生するため、ゴム部品や像担持体の劣化を引き起こす等の観点からも好ましいとはいえない。
【0006】
そこでコロトロンに代わる帯電装置として、ローラ、ブラシ、ブレード、フィルム、ベルトなどの様々な形状の導電性部材を像担持体に接触させ、導電性部材に電圧を印加することにより像担持体を帯電させる接触式の帯電装置が開発されている。
【0007】
図17に一般的な帯電ローラによる帯電装置を示す。図17は帯電装置の一例を説明するための概略的断面図であり、図中50はステンレス、アルミニウム等からなる芯金であり、51は帯電電極としての導電性のゴム、スポンジ等弾性部材からなるローラであり、81は像担持体としての感光ドラムである。Nはローラと感光ドラムの接触部(ニップ部)である。本構成において芯金50に高圧交流電源6及び直流電源8によって交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を印加した状態でドラムを回転すると、ローラはそれに従属して回転するとともに、ローラ51と感光ドラム81の微小間隙αで放電aが開始され、感光ドラム81の表面への帯電が行われる。
【0008】
なお上記弾性部材51に用いられている導電性の弾性部材としては、例えばポリスチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド系等の発泡部材や、EPDMやウレタンを発泡させた柔軟な部材にカーボン、酸化錫などの導電性粉体を分散させたものがある。
【0009】
一般に実際の帯電ローラにおいては、ローラ51の表面に、弾性ゴム中に含まれるオイルの染み出しを阻止する層、抵抗・誘電率を調整する層、表面を放電による劣化から保護する層等が設けられる。
【0010】
また、特許文献1のように、弾性層を長時間押圧状態で放置した際の、弾性層のへたりを抑止することを目的に、弾性層51の表面に引っ張り応力の大きなチューブを設けたりすることも提案されている。
【0011】
これらの接触式の帯電装置はオゾンや窒素酸化物の発生が極めて少ないうえ、コロトロンに比べて低電圧源でよいという長所がある。また、これらの接触式の帯電装置に交流などの振動電圧に直流を重畳した電圧を印加して像担持体を帯電する方法は帯電均一性に優れ、特に帯電電極と像担持体との間の異常放電に端を発する異常帯電を回避することができる。またトナーなどの汚れも付着しにくく、たとえ付着してもその優れた帯電能力のために帯電不良が発生しにくいことから、市場にもっとも多く導入されている。
【0012】
しかしながら、このような振動電圧を印加する帯電器では、像担持体のプロセススピードが速いと振動電圧に含まれるリップル成分に起因して電位ムラが生じ、それが像担持体に画像ムラとなって現れる場合があった。
【0013】
一方、これを防止するため振動電圧の周波数を高くすると両極性の放電が何回も繰り返され、像担持体は摩耗しやすく、短命とならざるを得ない。
【0014】
また、像担持体と、その像担持体に接触する帯電部材や被転写体等との間の微小間隙で両極性の放電が起こるため、コロトロンに比較し極少量とはいえ放電生成物が発生する。その放電生成物は像担持体に付着しやすく、画像流れ等の画像欠陥等を引き起こす場合がある。
【0015】
さらに、像担持体に付着する放電生成物をクリーナで除去するには像担持体表面を擦るなどの措置が必要となり、像担持体の寿命が低下する等の問題が生じる場合がある。
【0016】
上記像担持体の摩耗の問題を回避するため、像担持体へのダメージが少ない振動電圧波形として、振幅のピークに向かって緩やかに立ち上がった後、急激に下がるような電圧波形を用いることが特許文献2に提案されている。
【0017】
しかしながら該方式は理論的な根拠に乏しいこともあって、実際に実験を行うとその効果の再現性に乏しかった。
【0018】
また像担持体の摩耗の問題を回避することを目的に、ローラ状の給電部材と支持ローラにより、像担持体に所定のニップ領域の間、接触し、該像担持体の移動に伴って移動するベルト状の電気的異方性機能部材を配置する接触式帯電装置が特許文献3に提案されている。この提案のものによれば、放電はローラ状の給電部材とベルト状の電気的異方性機能部材の間だけで発生し、ベルト状の電気的異方性機能部材と像担持体の間では放電は発生しない。これによって像担持体のダメージを軽減できることが記載されている。
【0019】
しかし該特許文献3に記載される内容は像担持体への帯電が電荷の注入によってなされるものに限定されるものである。このような注入帯電方式は、像担持体の表面層が導体でなくてはならないことから、その導電率の制御、感光層の膜厚が厚くなることの弊害への対処が難しいという問題がある。また支持ローラとベルトを使用する関係上、装置の大型化が避けられなかった。
【0020】
一方、帯電ムラを抑制することを目的に、チューブ状の可撓性部材を用いた接触式帯電装置が特許文献4や特許文献5等に提案されている。
【0021】
この特許文献4においては、チューブ状の可撓性部材を、該チューブ状の可撓性部材の内部に設けた複数の規制部材によって、感光ドラムの表面に当接させる。この接触式帯電装置では該可撓性部材の感光ドラムと当接する部分の曲率が小さくなっているため、上述の帯電ローラよりも微小間隙を形成する距離が長く、長い放電時間を得ることができる。その結果帯電ムラを軽減できる。また該可撓性部材は小さい質量であり、これに感光ドラムに対して静電吸着力が作用するため、安定的に感光ドラムと接触し、軸方向の長さによらず安定した均一な帯電を行うことができる。更に該可撓性部材は感光ドラムとの機械的摩擦力により、感光ドラムとほぼ同速度で回転することにより、見かけ上の表面積増大・空気流による放電生成物の清掃・感光ドラムとの接触による清浄作用が期待でき、放電生成物の付着による帯電不良を抑制できることが記載されている。
【0022】
しかしながら特許文献4による接触式帯電装置では、チューブ状の可撓性部材は内部に設けた2本の平行な棒状の規制用ロッドによって感光ドラムに当接されることから、感光ドラム表面にその軸方向にうねりがある場合、放電間隙にムラが生じてドラムの軸方向の帯電ムラが発生する場合がある。すなわち、一般に感光ドラムの基板となっているアルミニウムシリンダーには、その加工精度の制約から、表面に周期が数百ミクロンメートル、振幅が数十ミクロンメートルという長い周期での凹凸(うねり)ができてしまうが、その表面に感光体層を設けた後も、ドラム表面にはそのうねりが残る。
【0023】
そしてここではチューブ状の可撓性部材がそのうねりに従って変形しないことから、軸方向での放電間隙にムラが生じ、その結果ドラムの軸方向の帯電ムラを引き起こしていた。また規制用ロッドが細いと、その軸方向の撓みにより軸方向での放電間隙にムラが生じて帯電ムラを引き起こした。これは規制用ロッドを太くすることで改善できたが、それによって帯電装置が大型化してしまった。また規制用ロッドの数が少ない場合、規制部材のない部分での該可撓性部材の回転が不安定となり、振動による騒音が発生することがある。特に感光ドラムが高速に回転する場合には、該振動が共振を起こしてドラムと当接する部分に伝わり、その結果感光ドラムとの間隙が不安定となって帯電ムラが発生する場合があった。
【0024】
一方規制部材を多くすることで可撓性部材の走行性は安定するものの帯電装置が大型になるとともに、コストアップにつながった。更に感光ドラムの軸方向での間隙の均一性を保つために、感光ドラムの軸に対する規制部材の軸方向の調整を高精度で行う必要があり生産性の面で改善すべき点を有していた。
【0025】
一方、特許文献5では、回転ローラをチューブ状の可撓性部材に内包し、回転ローラで可撓性部材を感光ドラムに直接当接するとともに、該チューブ状の可撓性部材の感光ドラムの当接位置の反対側に可撓性部材の周回半径を規制する周回規制部材を設ける帯電装置が説明されている。この接触式帯電装置では、可撓性部材と感光ドラムとが安定した所定の接触圧で接触し、当該感光ドラムとの接触部で帯電を行い、この帯電機能を有する領域の両側に、微小接触圧で接触する領域が形成されるため、当該微小接触圧で接触する領域によって感光体の帯電ムラを補正する機能を有し、感光体との接触部の面積を大きくとることで安定した帯電が行われることが記載されている。
【0026】
しかしながら特許文献5に係る帯電装置は、可撓性部材と感光ドラムとの接触部で帯電を行うものであるため、安定した帯電を行うためには、帯電機能を有する領域の両側に微小接触圧で接触する領域を広く形成する必要があり、可撓性部材の剛性、押し付け圧等のパラメータの設定が困難である。また可撓性部材と感光ドラムの接触面積を広く形成すればするほど、電源として直流電圧に交流電圧を重畳したものを使用した場合には、感光体への帯電とは関係のない交流電流が多く流れるようになり、電源容量を大きくせねばならず、電源のコストアップにつながる。また周回規制部材は可撓性部材の帯電面と摺動することから、摩擦熱が発生して帯電面が変質してしまうという問題が発生した。更に周回規制部材と可撓性部材の接触面積が大きいことから機械的摩擦力が大きく、可撓性部材の回転が安定しなかった。また周回規制部材が可撓性部材の外に配置されることから装置の大型化が避けられなかった。
【0027】
更に特許文献4、特許文献5に共通する問題として、規制部材・回転ローラの外径誤差や、押し付けバネのばらつきなどにより、当接圧が軸方向で不均一となった場合、フィルムが片側に寄せられて端部が損傷し、画像欠陥を発生させるという問題が発生した。
【0028】
特に特許文献5では導電性の弾性ローラと感光体に挟まれたフィルムは、スラスト力が大きく、フィルムが片側に寄せられ内包された弾性ローラが感光体と接触し、感光体へのリークを引き起こし画質に悪影響を及ぼすという問題があった。この問題点を誤差管理により回避したとしても、導電性の弾性ローラを用いるため、コストアップに至る。更に弾性材の経時的な劣化による帯電不良といった問題も発生した
【特許文献1】
特開平7−44085号公報
【特許文献2】
特開平10−198130号公報
【特許文献3】
特開2002−55511号公報
【特許文献4】
特許第3013769号明細書
【特許文献5】
特開平5−72869号公報
【0029】
【発明が解決しようとする課題】
以上のとおり、従来の帯電装置においては、微小間隙に於ける放電に関してはまだ解決すべき点が多く残されており、安定かつ均一な帯電や高画質画像の安定した取得についてはまだ改良の余地が残されていた。
【0030】
また、転写装置においても、トナーなどの可視像の安定かつ正確な転写を鑑みるとまだ改良すべき点が残されていた。
【0031】
本発明の目的は、被帯電部材である像担持体と、その像担持体に接触する帯電部材や非転写部材である被転写体などとの間の、微小間隙における放電を低減することにより、像担持体の摩耗や放電生成物の像担持体への付着を防止し像担持体の長寿命化を図るとともに、画像形成装置の画質の向上を図ることにある。
【0032】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための、第1の発明は、帯電電極としてシリンダー部材を用いて静電潜像担持体を帯電する帯電装置であり、面外からの力に対して弾性をもつ可撓性材料からなるシリンダー部材と、該シリンダー部材の内部に位置し、シリンダー部材の静電潜像担持体と対向しない部分にシリンダー部材の内部の方向に引き寄せる力を印加する吸引手段と、から構成され、当該吸引手段に力を作用させることにより、前記シリンダー部材を静電潜像担持体に当接させるとともに、静電潜像担持体に近い曲率に変形させることで、放電が発生するシリンダー部材と静電潜像担持体との微小間隙の長さを長くしたことを特徴とする帯電装置である。
【0033】
これによって、放電を微小間隙部分において長い時間生じさせることができるため、均一な帯電や帯電効率の向上を図ることができる。
【0034】
上記目的を達成する第2の発明は、前記第1の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さの線材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する線材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せることを特徴とする帯電装置である。
【0035】
これによって、シャフトの押圧力によって静電潜像担持体側に効率よく微小間隙を形成することができる。
【0036】
上記目的を達成する第3の発明は、前記第2の発明において、更に、力を加えない円筒状態(断面が円形の状態)でのシリンダー部材の直径をD、またその状態でのシリンダー部材に対して一端の線材が張るようにシャフトをシリンダー部材の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材とシャフトの中心位置の距離をdとしたとき、0.01D<d<0.2Dとなるように、シャフトとシリンダー部材間の各線材の長さを決めた帯電装置である。
【0037】
このような構成とすることで、シリンダーが静電潜像担持体に押圧されることで生じる最適な変形量の範囲が明確になり、より一層効率よい微小間隙の形成を行うことができる。
【0038】
上記目的を達成する第4の発明は、前記第1の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さのフィルム材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置するフィルム材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした帯電装置である。
【0039】
このような構成とすることで、シリンダー部材の軸方向に均一な微小間隙が形成されて、帯電の均一性が高まると共に、シリンダー部材とシャフトとの回転差によるずれや回転ムラを減少することができ、より安定した帯電を行うことが可能になる。
【0040】
上記目的を達成する第5の発明は、上記第4の発明において、力を加えない円筒状態(断面が円形の状態)でのシリンダー部材の直径をD、またその状態でのシリンダー部材に対して一端のフィルム材が張るようにシャフトをシリンダー部材の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材とシャフトの中心位置の距離をdとしたとき、0.01D<d<0.2Dとなるように、シャフトとシリンダー部材間の各フィルム材の長さを決めるようにした帯電装置である。
【0041】
これによってより効果的に微小間隙を所望の長さに亙って形成することができるので帯電の均一性をより一層高めることができる。
【0042】
上記目的を達成する第6の発明は、前記第1の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さの線材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結するとともに、シャフトの一部に前記シリンダー部材より径の小なる弾性ローラ部材を設置し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する線材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるとともに、前記弾性ローラ部材により、シリンダー部材が像担持体と当接する部分を押下するようにした帯電装置である。
【0043】
このような構成とすることで、当接部位の安定性をより一層高められるので、安定した電荷の付与を行うことができる。
【0044】
上記目的を達成する第7の発明は、前記第1の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、そのシャフトとシリンダー部材との間に、径方向に対して一定の伸縮範囲においては、圧縮・引っ張りに関わらず極めて僅かな力で伸縮し、それより大きな引っ張り変形に対しては、大きな力でも一定の長さ以上伸びない特性をもつ導電性の機能性材料からなる径抑制ローラを、シャフトと径抑制ローラ、径抑制ローラとシリンダー部材との間はそれぞれ固着して配置する構成であり、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する径抑制ローラが一定以上伸びないことから発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした帯電装置である。
【0045】
このような構成とすることで、極めて簡単な構成で、微小間隙部の延長を図ることができ、より安定した帯電を行うことができる。
【0046】
上記目的を達成する第8の発明は、前記第1の発明において、前記可撓性シリンダー部材を軟磁性材料で構成するとともに、その内部の中心から静電潜像担持体のない方向にずれた位置に、シリンダー部材の軸方向に棒状に伸びその両端が支持された磁石を配置し、該磁石を静電潜像担持体に押し付けることにより、磁石とシリンダー部材の間に働く磁気吸引力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした帯電装置である。
【0047】
このような構成とすることで、極めて簡単な構成によって所望の押圧力を加えて可撓性シリンダー部材を静電像担持体に付勢することができ、微小間隙の拡大を図ることができる。
【0048】
上記目的を達成する第9の発明は、前記第8の発明において、前記磁石を、前記シリンダー部材よりも径が小であるとともに、その軸がシリンダー部材と平行で、その両端が回転可能に固定された非磁性円筒部材に内包させるようにした帯電装置である。
【0049】
このような構成とすることで、可撓性シリンダー部材の位置を所望の通りに規制することが可能になり、より一層安定した帯電を行うことが可能になる。
【0050】
上記目的を達成する第10の発明は、第7の発明において、シャフトの径方向に対して、シャフトと径抑制ローラの間に、円筒形状をした径抑制ローラよりも硬質な導電性弾性材料からなる押し付けローラを配置した帯電装置である。
【0051】
これによって、押圧時の可撓性部材の位置規制をより的確にできると共に、当接部位の安定性をより一層高められるので、帯電性能を更に向上させることが可能になる。
【0052】
上記目的を達成する第11の発明は、被帯電部材と接触可能で、少なくともその表面が導電性で自由状態において内部空間を形成するように自立性を有する可撓性筒状部材と、該被帯電部材と該内部空間を介して対向する部分の該可撓性筒状部材と該可撓性筒状部材を回動するための中心との距離を所望の距離の範囲内に保ったまま該対向する部分を該内部空間に向かって付勢するための部材とを有する帯電装置である。
【0053】
このような構成とすることによって、微小間隙部分を従来に比して簡単な構成で拡大することが可能になり、帯電能の向上を図ることができる。
【0054】
上記目的を達成する第12の発明は、前記第11の発明において、前記付勢するための部材は、前記回動するための中心に配された軸から放射線状に延びて変形可能な部材で該可撓性筒状部材内面側と結合された線状または面状部材を有するようにした帯電装置である。
【0055】
これによって、可撓性筒状部材は変形が容易であるにもかかわらず、被帯電部材と反対の方向に配置規制がされるので、より制御された微小間隙の形成を簡単に行うことができる。
【0056】
上記目的を達成する第13の発明は、前記第11の発明において、前記付勢するための部材は、前記内部空間に配された多孔性部材を有し、該多孔性部材は圧縮変形容易で引張り変形が少ない部材とした帯電装置である。
【0057】
このような構成とすることで、非常に簡単な構成で且つ製造が容易になり、より低コストで目的を達成することができる。
【0058】
上記目的を達成する第14の発明は、第11の発明において、該可撓性筒状部材は磁性体を有し、前記付勢するための部材は、前記内部空間に配された磁力発生手段を有する帯電装置である。
【0059】
このような構成とすることで、簡単な構成で安定した帯電を行うことが可能になる。
【0060】
上記目的を達成する第15の発明は、帯電電極としてシリンダー部材を用いて静電潜像担持体上に保持されたトナーを転写する転写装置であり、面外からの力に対して弾性をもつ可撓性材料からなるシリンダー部材と、該シリンダー部材の内部に位置し、シリンダー部材の静電潜像担持体と対向しない部分にシリンダー部材の内部の方向に引き寄せる力を印加する吸引手段と、から構成され、当該吸引手段に力を作用させることにより、前記静電潜像担持体に当接させるとともに、シリンダー部材を静電潜像担持体に近い曲率に変形させることで、放電が発生するシリンダー部材と静電潜像担持体との微小間隙の長さを長くした転写装置である。
【0061】
これによって、放電を微小間隙部分において長い時間生じさせることができるため、安定した転写と転写の効率の向上を図ることができる。
【0062】
上記目的を達成する第16の発明は、第15の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さの線材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する線材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした転写装置である。
【0063】
これによって、シャフトの押圧力によって静電潜像担持体との間に効率よく微小間隙を形成することができる。
【0064】
上記目的を達成する第17の発明は、第16の発明において、力を加えない円筒状態(断面が円形の状態)でのシリンダー部材の直径をD、またその状態でのシリンダー部材に対して一端の線材が張るようにシャフトをシリンダー部材の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材とシャフトの中心位置の距離をdとしたとき、0.01D<d<0.2Dとなるように、シャフトとシリンダー部材間の各線材の長さを決められている転写装置である。
【0065】
このような構成とすることで、シリンダーが静電潜像担持体に押圧されることで生じる最適な変形量の範囲が明確になり、より一層効率よい微小間隙の形成を行うことができる。
【0066】
上記目的を達成する第18の発明は、第15の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さのフィルム材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置するフィルム材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした帯電装置である。
【0067】
このような構成とすることで、シリンダー部材の軸方向に均一な微小間隙が形成されて、帯電の均一性が高まると共に、シリンダー部材とシャフトとの回転差によるずれや回転ムラを減少することができ、より安定した転写を行うことが可能になる。
【0068】
上記目的を達成する第19の発明は、第18の発明において、力を加えない円筒状態(断面が円形の状態)でのシリンダー部材の直径をD、またその状態でのシリンダー部材に対して一端のフィルム材が張るようにシャフトをシリンダー部材の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材とシャフトの中心位置の距離をdとしたとき、0.01D<d<0.2Dとなるように、シャフトとシリンダー部材間の各フィルム材の長さを決められている転写装置である。
【0069】
これによってより効果的に微小間隙を所望の長さに亙って形成することができるので転写効率をより一層高めることができる。
【0070】
上記目的を達成する第20の発明は、第15の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、該シリンダー部材とシャフトとを、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少ない複数の同じ長さの線材を用いて、シリンダー部材及びシャフトの周方向に一定の周期で連結するとともに、シャフトの一部に前記シリンダー部材より径の小なる弾性ローラ部材を設置し、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する線材に発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるとともに、前記弾性ローラ部材により、シリンダー部材が像担持体と当接する部分を押下するようにした転写装置である。
【0071】
このような構成とすることで、当接部位の安定性をより一層高められるので、安定した転写を行うことができる。
【0072】
上記目的を達成する第21の発明は、前記第15の発明において、前記可撓性シリンダー部材の内部に中心軸に対して回転可能なシャフトを設置し、そのシャフトとシリンダー部材との間に、径方向に対して一定の伸縮範囲においては、圧縮・引っ張りに関わらず極めて僅かな力で伸縮し、それより大きな引っ張り変形に対しては、大きな力でも一定の長さ以上伸びない特性をもつ導電性の機能性材料からなる径抑制ローラを、シャフトと径抑制ローラ、径抑制ローラとシリンダー部材との間はそれぞれ固着して配置する構成であり、該シャフトを静電潜像担持体に押し付けることにより、像担持体に対してシャフトよりも離れて位置する径抑制ローラが一定以上伸びないことから発生する張力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした転写装置である。
【0073】
このような構成とすることで、極めて簡単な構成で、微小間隙部の延長を図ることができ、より安定した転写を行うことができる。
【0074】
上記目的を達成する第22の発明は、前記第15の発明において、前記可撓性シリンダー部材を軟磁性材料で構成するとともに、その内部の中心から静電潜像担持体のない方向にずれた位置に、シリンダー部材の軸方向に棒状に伸びその両端が支持された磁石を配置し、該磁石を静電潜像担持体に押し付けることにより、磁石とシリンダー部材の間に働く磁気吸引力を前記吸引手段として利用することで、シリンダー部材の像担持体と対向しない部分を円筒の内部の方向に引き寄せるようにした転写装置である。
【0075】
このような構成とすることで、極めて簡単な構成によって所望の押圧力を加えて可撓性シリンダー部材を静電像担持体に付勢することができ、微小間隙の拡大を図ることができる。
【0076】
上記目的を達成する第23の発明は、前記第22の発明において、前記磁石を、前記シリンダー部材よりも径が小であるとともに、その軸がシリンダー部材と平行で、その両端が回転可能に固定された非磁性円筒部材に内包させた転写装置である。
【0077】
このような構成とすることで、可撓性シリンダー部材の位置を所望の通りに規制することが可能になり、より一層安定した転写を行うことが可能になる。
【0078】
上記目的を達成する第24の発明は、第21の発明において、シャフトの径方向に対して、シャフトと径抑制ローラの間に、円筒形状をした径抑制ローラよりも硬質な導電性弾性材料からなる押し付けローラを配置した転写装置である。
【0079】
これによって、押圧時の可撓性部材の位置規制をより的確にできると共に、当接部位の安定性をより一層高められるので、転写性能を更に向上させることが可能になる。
【0080】
上記目的を達成する第25の発明は、被転写部材と接触可能で、少なくともその表面が導電性で自由状態において内部空間を形成するように自立性を有する可撓性筒状部材と、該被帯電部材と該内部空間を介して対向する部分の該可撓性筒状部材と該可撓性筒状部材を回動するための中心との距離を所望の距離の範囲内に保ったまま該対向する部分を該内部空間に向かって付勢するための部材とを有する転写装置である。
【0081】
このような構成とすることによって、微小間隙部分を従来に比して簡単な構成で拡大することが可能になり、転写性能の向上を図ることができる。
【0082】
上記目的を達成する第26の発明は、前記第25の発明において、前記付勢するための部材が、前記回動するための中心に配された軸から放射線状に延びて変形可能な部材で該可撓性筒状部材内面側と結合された線状または面状部材を有する転写装置である。
【0083】
これによって、可撓性筒状部材は変形が容易であるにもかかわらず、被帯電部材と反対の方向に配置規制がされるので、より制御された微小間隙の形成を簡単に行うことができる。
【0084】
上記目的を達成する第27の発明は、前記第25の発明において、前記付勢するための部材が、前記内部空間に配された多孔性部材を有し、該多孔性部材は圧縮変形容易で引張り変形が少ない部材である転写装置である。
【0085】
このような構成とすることで、非常に簡単な構成で且つ製造が容易になり、より低コストで目的を達成することができる。
【0086】
上記目的を達成する第28の発明は、前記第25の発明において、該可撓性筒状部材が磁性体を有し、前記付勢するための部材は、前記内部空間に配された磁力発生手段を有する転写装置である。
【0087】
このような構成とすることで、簡単な構成で安定した転写を行うことが可能になる。
【0088】
上記目的を達成する第29の発明は、上記第1乃至14のいずれか一つの発明に記載された帯電装置と、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成される静電潜像を形成するための露光手段と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像上に対応して可視像を形成するための現像器と、を備えた画像形成装置である。
【0089】
これによって、複雑な構成とせず、また、複雑な制御を行わずとも安定した画像形成を長期間に亙って得ることが可能になる。
【0090】
上記目的を達成する第30の発明は、前記第15乃至28の発明のいずれか1つに記載された転写装置と、帯電装置と、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成される静電潜像を形成するための露光手段と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像上に対応して可視像を形成するための現像器と、を備えた画像形成装置である。
【0091】
これによって、複雑な構成とせず、また、複雑な制御を行わずとも安定した画像形成を長期間に亙って得ることが可能になる。
【0092】
【発明の実施の形態】
[実施例]
以下、この発明を図示の実施例に基づいて説明する。図2はこの発明に係る帯電装置を適用した画像形成装置の好適な一例を示す概略的断面構成図である。
【0093】
図2において、81は円筒状の静電潜像担持体としての感光ドラムであり、該感光ドラム81の周囲には、この発明にかかる帯電装置としての一次帯電器82、現像器83、転写ローラ84、クリーニング装置85が配置されている。これらの画像形成部材のうち、転写ローラ84を除く部材は画像形成ユニット86として一体的に形成されている。この画像形成ユニット86は、画像形成装置本体87に対して着脱可能となっており、内包されたトナーが消費された場合には、当該ユニット86が交換される構成となっている。
【0094】
上記感光ドラム81は、一次帯電器82によって所定の電位に一様に帯電された後、図示しない半導体レーザとポリゴン回転ミラー88を内蔵するレーザ光発生器89からのレーザ光90によって、当該感光ドラム81の表面には、画像に相当する静電潜像が所定の位置に形成される。この感光ドラム81の表面に形成された静電潜像は、現像器83によって現像され、トナー像となる。その際、上記レーザ光90は、画像部を書き込むようになっており、一次帯電器82によって帯電された感光ドラム81の表面電位の極性と同じ極性の電荷を有するトナーが、感光ドラム81のレーザ光照射部に現像される。
【0095】
上記現像器83は、少なくとも現像ローラ83aと層形成部材83bとを備えており、現像器83の内部には、磁性トナー83cが充填されている。この現像器83の内部に充填された磁性トナー83cは、現像ローラ83aの磁力によって当該現像ローラ83aの表面に吸着され、その後層形成部材83bにより所定の層厚に規制されるとともに、必要な電荷が帯電される。そして、上記現像ローラ83aの表面に吸着され、所定の層厚かつ所定極性に摩擦帯電にされたトナーは、当該現像ローラ83aの回転に伴って感光ドラム81の表面と近接する現像位置へと移動し、感光ドラム81の表面に形成された静電潜像を、トナー層によって現像するようになっている。
【0096】
上記感光ドラム81上に形成されたトナー像は、給紙カセット91からレジストローラ92により所定のタイミングで搬送される転写用紙93上に、転写ローラ84の接触帯電によって転写される。転写終了後、このトナー像が転写された転写用紙93は、搬送ベルト94により定着器95に搬送されて定着処理が行われ、装置の外部に排出される。上記定着器95は、定着ローラ95aと加圧ローラ95bの間に転写用紙93が挿入され、熱と圧力によって定着される。
【0097】
上記転写工程が終了した後、感光ドラム81上の残留トナーは、クリーニング装置85のブレード85aによりクリーニングされ、次の画像形成工程に備える。そして、連続して画像の形成を行う場合には、引き続き一次帯電器82による帯電工程に入り、前述の全工程を繰り返し、複数枚の連続プリントを出力するようになっている。
【0098】
(実施例1)
次に、この発明に係る帯電装置の第1の実施例の構成について図1、図3、図4を用いて説明する。この実施例に係る帯電装置は、上記一次帯電器82として使用されるものである(以下同様)。
【0099】
図1は帯電装置をシリンダーの軸に垂直な面で切ったときの概略的断面図であり、(a)は帯電器単体での状態、(b)は感光ドラム81に当接させた状態を示す。図3は帯電装置の分解斜視図であり、図4は組み立てた状態のシリンダー軸の中心線を通る面での概略的断面図である。
【0100】
図中1は回転軸となるシャフトでありステンレス、アルミニウム等からなるものが用いられるが、他の金属材料または他の材質からなるものを用いても良い。
【0101】
18はシリンダー当接部材であり、内円筒部18a、外円筒部18c、及び内円筒部18aと外円筒部18cをつなぐ接続部18bよりなる。
【0102】
内円筒18aの内径はシャフト1の径と同じであり、プラスチック等からなるものとする。外円筒18cは薄肉の塩化ビニール等剛性の小さな可撓性材料からなり、その軸方向の長さは概略内円筒18aと同じである。接続部18bはナイロン糸、炭素繊維等、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少なく丈夫な材料から構成される線材である。内円筒18aと外円筒18cは、円筒の周方向に一定の周期で、同じ長さの接続部18bでもって接続(図では12箇所で接続)されている。なお1本の接続部18bの長さは、外円筒18cの内径(直径)と内円筒18aの外径(直径)の差の半分よりも若干長めにする(詳細は後述)。
【0103】
16は帯電電極としての薄肉のシリンダー部材であり、その面外方向の変形に対する形状復元力(弾性)が大きい導電性の可撓性材料、例えば鋼、ニッケル、SUS等からなり、自由状態において内部空間を形成するように自立性を有するとともに、その固有振動数が数10Hz、望ましくは100Hz以上となるものである。具体的に例示すると、厚さ20〜50μm、ヤング率100000〜300000MPaのニッケル材から構成すれば本仕様を満たすことが確認されている。そして本シリンダー部材16の表面には必要に応じて高抵抗被膜を設けるようにしてもよい。シリンダー部材16の内径は外円筒18cの外径と同じとする。
【0104】
図3、図4に示すように、等間隔に並べた複数個の上記シリンダー当接部材18の内円筒18aにシャフト1を通して、両者を固着する。そしてそれをシリンダー部材16の内部に通して、外円筒18cの表面とシリンダー16を接着剤等により固着することで、帯電ローラを構成する。
【0105】
そして上記帯電ローラのシャフト1を、回転可能な状態で、一定の圧力により感光ドラム81に押し付けることにより帯電器82を構成する。
【0106】
ところで、この実施例に係る帯電装置は、帯電電極として可撓性円筒からなるシリンダー部材16を用い、当該シリンダー部材の像担持体と対向しない部分をシリンダーの内部に吸引する手段としてシリンダー当接部材18を設けることで、帯電器を構成している。
【0107】
以上の構成において、この実施例に係る帯電装置では、次のようにして、当接部において帯電行うのではなく、シリンダー部材16により感光体を微小間隙を介して帯電する低コストで安定した帯電性能を有する帯電装置を提供することができる。
【0108】
すなわち、帯電ローラのシャフト1を感光ドラム側に押し付けた状態を図1(b)に示す。感光ドラム81に対してシャフト1より離れている部分の接続部18bは引っ張られた状態になり、この張力によりシリンダー部材16は感光ドラムに当接する。一方感光ドラム81に対してシャフト1より近い部分の接続部18bは弛んだ状態である。シリンダー部材16はその面外力に対する弾性が高いことから、その当接部分で図1(b)に示すように感光ドラムの曲率に近い状態に変形して感光ドラム81に当接する。
【0109】
本状態で感光ドラム81を回転させると、帯電ローラは本形状を保ったまま、その当接部(ニップ部)Nでの摩擦によって感光ドラム81とほぼ同じ速度で回転する。そしてその回転は、シリンダー部材16がシリンダー当接部材18によって完全に規制されていることから非常に安定している。
【0110】
ここで、図1(b)に示すように、シリンダー部材16に、例えば、1500〜2000Vpp(ピークツーピーク),周波数2000Hzの交流電圧に、−600Vの直流電圧を重畳した電圧を、高圧交流電源6及び直流電源8によって印加する。するとシリンダー部材16と感光ドラム81の微小間隙αで放電aが開始され、感光ドラム81の表面への帯電が行われる。なお上記シリンダー部材16への電圧印加は、図4に示すように、シリンダー部材16の内部に接触電極19を設けて印加できるが、シャフト1、シリンダー当接部材18を構成する内円筒18a、接続部18b、外円筒18cに導電性の材料を用いることで、シャフト1の端部から印加することも可能である。
【0111】
上記構成の帯電器によれば、上述のようにシリンダー部材16の感光ドラム81と当接する部分Nが、当該感光ドラム81の表面に沿って変形され小さな曲率となっているため、通常のローラ状の帯電部材よりも長い放電距離β及び放電時間を得ることができる。すなわちこのように微小間隙αを介して感光ドラム1を帯電する場合には、一般的に間隙長が10〜200μm程度の範囲で放電が行われるが、本実施例ではシリンダー部材16と感光ドラム81との微小間隙αを長くとることができることから、長い放電距離β及び放電時間を得ることができる。
【0112】
一方、上記説明から明らかなように、本発明の帯電器の大きさを決定するのはシリンダー当接部材18の径であり、更にその径を決定するのは、シャフト1の径、及び内円筒18aと外円筒18cの径の差である。ここでシャフトの径としてはシリンダー部材16を感光ドラム81に当接する力に対する、軸方向の位置による変位の差が微小(シャフトの軸方向の撓みが少)であればよく、図17に示した従来の接触式帯電ローラのシャフト50とほぼ同じでよい。一方、内円筒18aと外円筒18cの径の差は、図1(b)に示すようにシリンダー部材16の感光ドラム81に当接する部分Nの曲率が十分感光ドラム81の径に近い状態になっても、内円筒18aと外円筒18cが離れている状態であればよい。本条件を満たすことが容易なことは明白であり、従って本構成によれば、従来の可撓性円筒を用いた帯電ローラに比べて帯電装置を小型化できるものである。
【0113】
次に本実施例の帯電装置を用いた際の、帯電電極と像担持体との間の異常放電に端を発する異常帯電、ドラムへのダメージ、及び振動電圧に含まれるリップル成分に起因する電位ムラの結果について述べる。
【0114】
図5は帯電電極と像担持体との間の異常放電に端を発する異常帯電の大きさを、図17に示した従来の帯電ローラと比較したもので、数値シミュレーションで求めたものである。
【0115】
ドラム径を30mmとし、印加電圧として−600VのDC電圧にAC電圧を重畳したものを用いている。なお従来ローラのローラ径は12mmとし、本発明のローラは感光ドラムと当接する部分のシリンダー部材16が平面形状に変形するものとした。異常放電が無かった場合の帯電量に対する、異常放電が発生した場合の帯電量の増加を帯電ムラとして割合(%)で表示している。
【0116】
本グラフより、本発明によれば1600VppのAC電圧で、従来の帯電ローラの2000Vppに匹敵する均一帯電性を達成できることがわかる。これは本発明の帯電ローラの放電距離β及び放電時間が長いことによるもので、その長い放電の間に異常放電による帯電ムラをじっくりと修復できることによることがわかっている。
【0117】
次に図6に様々なAC電圧を印加した際の、感光ドラム表面における放電暴露量の分布を示す。ドラム径、帯電ローラの形状、及び電圧条件は図5と同じであり、感光体表面の電荷を完全に除去した状態から帯電を行っている。図6において横軸はドラム表面における位置を間隙長で表したもので、ニップ両側の間隙長の符号を変えて表示している。放電暴露量の分布は帯電ローラと感光ドラムとの間隙長だけの関数として表され、帯電ローラの径には依存しない。その結果、従来のローラと本発明のローラの放電暴露量分布は同一となり、本グラフのようになる。本グラフよりAC電圧を2000Vppから1600Vppに下げることで、放電暴露量のピーク値は900μC/m2から300μC/m2へと約1/3に低減できることがわかる。
【0118】
ここで感光ドラム表面の放電による劣化は放電暴露量のピーク値にほぼ比例するので、図5及び図6の結果から、本発明により同一の均一帯電性を保ったまま、ドラムの劣化を1/3に低減できることがわかる。なお本検討を、実際のプリントアウト処理を行う実験においても試みたところ、従来の帯電ローラに対して本発明の帯電ローラは低いAC電圧で同様の画質の画像を得られることがわかった。また同一枚数通紙ドラム耐久試験においてドラムの摩耗量が約1/3に低減されることが確認できた。
【0119】
更に上記と同じ条件で、従来ローラと本発明の帯電ローラについて、AC電圧を1800Vppとしたときの、振動電圧に含まれるリップル成分に起因する電位ムラを計算によって求めたところ従来ローラが約10%の帯電ムラがあったのに対して、本発明の帯電ローラでは5%に低減されることがわかった。これは放電領域が広がることにより放電領域内でのドラム表面の帯電量の変化率が小さくなることに起因するもので、実験によっても同様の結果が得られている。
【0120】
ここで接続部18bの長さについて説明しておく。力を加えない円筒状態(断面が円形の状態)でのシリンダー部材16の直径をD、またその状態でのシリンダー部材16に対して一端の線材が張るようにシャフト1をシリンダー部材16の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材16の中心位置とシャフト1の中心位置の距離をdとする。
【0121】
発明者の検討によれば、d<0.01Dの場合はシリンダー部材16の感光ドラム81に当接する部分の曲率を十分小さくすることができず、その結果上記放電距離を長くすることができない。
【0122】
一方0.2D<dの場合は、シリンダー部材16の感光ドラム81に当接する部分の形状が撓みすぎて走行が非常に不安定になることがわかった。
【0123】
接続部18bの長さを0.01D<d<0.2Dとなるように決めることで、ローラとしての走行が安定するとともに、シリンダー部材16の感光ドラム81に当接する部分の曲率が十分感光ドラム81の径に近い状態に変形し、上記放電距離を長くできた帯電器が得られる。
【0124】
また、シリンダー部材16の厚みについて説明を加えておく。発明者は、厚さ30μm、ヤング率200000MPaのニッケル材からシリンダー部材16を構成した。この厚みは主として、これより厚すぎた場合にはシリンダー部材16を感光ドラム81に当接させた状態で長時間回転させたとき、該シリンダー部材が破断してしまうという実験結果から得たものである。すなわちシリンダー部材16には感光ドラム81との当接部分において、その弾性変形により内周部分に引っ張り応力が発生する。そしてそれが金属疲労として蓄積し、破断に至るというものである。また当然のことながら、該厚みを厚くすると、当接部でのシリンダー部材16の変形を十分にするために、シャフト1の押し付け圧を大きくしなくてはならないことから、ドラムに与える圧接力が大きくなり、感光ドラム81の表面に与えるダメージが大きくなってしまうという問題もある。発明者の検討によれば、厚みは20〜50μm程度が適当であることがわかっている。
【0125】
なお、感光ドラム81の感光層中にピンホールがあった場合、放電が集中することで画像が乱れることがあるが、上述のように上記シリンダー部材16の表面に高抵抗被膜を設けることによりそれを防止できる。
【0126】
また本構成の帯電器は微小間隙での放電で感光ドラムを帯電するものであるため、注入帯電のときのような感光ドラム表面における導電性の問題は発生しない。また摺動する部分がないことから、前出の特許文献5のような摩擦熱等によるトラブルは発生しない。
【0127】
更にここでは、図2における一次帯電器82として説明したが、転写ローラ84として使用しても同様な効果が得られることはいうまでもない(以下同様)。
【0128】
(実施例2)
次に、この発明に係る帯電装置の第2の実施例の構成について図7、図8を用いて説明する。
【0129】
本実施例2では、特にシリンダー当接部材の構成が前記実施例と異なっており、該軸方向の長さをシリンダー部材と同等に長くするとともに、接続部として線材に変えてフィルム材を用いることにより、可撓性円筒からなるシリンダー部材の感光ドラムと対向しない部分をシリンダーの内部の方向に引き寄せている。
【0130】
図7は帯電装置の分解斜視図であり、図8は組み立てた状態のシリンダー軸の中心線を通る面での概略的断面図である。
【0131】
図中2は回転軸となるシャフトでありステンレス、アルミニウム等の導電性材料からなる。
【0132】
28はシリンダー当接部材であり、内円筒部28a、外円筒部28c、及び内円筒部28aと外円筒部28cをつなぐ接続部28bよりなる。
【0133】
内円筒28aの内径はシャフト2の径と同じであり、軸方向の長さは概略後述のシリンダー部材と同じであり、材質はプラスチック等からなるものとする。外円筒28cは薄肉の塩化ビニール等剛性の小さな可撓性材料からなり、その軸方向の長さは概略内円筒28aと同じである。接続部28bはPET、ポリイミド等、しなやかで引っ張り力に対して伸びが少なく丈夫な材料から構成されるフィルム材である。内円筒28aと外円筒28cは、円筒の周方向に一定の周期で、同じ長さの接続部28bでもって接続(図では12箇所で接続)されている。なお1枚の接続部28bの径方向の長さは、外円筒28cの内径と内円筒28aの外径の差の半分よりも若干長めにし(詳細は後述)、その幅は概略内円筒部28aと28cの軸方向長さとする。
【0134】
16は前記実施例1において同符号で説明したシリンダー部材であり、帯電電極として機能するものである。シリンダー部材16の内径は外円筒18cの外径と同じとする。
【0135】
図7、図8に示すように上記シリンダー当接部材28の内円筒28aにシャフト2を通して両者を固着する。そしてそれをシリンダー部材16の内部に通して、外円筒28cの表面とシリンダー16を接着剤等により固着することで、帯電ローラを構成する。なおシャフト2とシリンダー部材16は導体線26により結線しておく。
【0136】
そして上記帯電ローラのシャフトを、回転可能な状態で、一定の圧力により感光ドラム押し付けることにより帯電器を構成する。
【0137】
以上の構成によって、帯電ローラ単体、及び感光ドラムに押し付けた状態での軸に垂直な面での概略的断面図は実施例1と同様にそれぞれ図1(a)、図1(b)のようになる。
【0138】
本実施例の構成によれば、実施例1と同様に、シリンダー部材16により感光体を微小間隙を介して帯電する低コストで安定した帯電性能を有する帯電装置を提供することができる。すなわち、感光ドラム81に対してシャフト2より離れている部分の接続部28bは引っ張られた状態になり、この張力によりシリンダー部材16は感光ドラムに当接する。一方感光ドラム81に対してシャフト2より近い部分の接続部28bは弛んだ状態である。シリンダー部材16はその面外力に対する弾性が高いことから、図1(b)に示すように感光体の曲率に近い状態に変形して感光ドラム81に当接する。本状態で感光ドラム81を回転させると、シリンダー部材16は本形状を保ったまま、その当接部での摩擦によって感光ドラム81とほぼ同じ速度で回転する。
【0139】
ここで、シャフト2に例えば、1500〜2000Vpp(ピークツーピーク),周波数2000Hzの交流電圧に、−600Vの直流電圧を重畳した電圧を、高圧交流電源6及び直流電源8によって印加する。すると導体線26を通じてシリンダー部材16に電流が流れることで、シリンダー部材16と感光ドラム81の微小間隙で放電が開始され、感光ドラム81の表面への帯電が行われる。
【0140】
本構成の帯電器によれば、実施例1と同様に、シリンダー部材16の感光ドラム81と当接する部分が当該感光ドラム81の表面に沿って変形され曲率が小さくなっていることから、実施例1と同様にシリンダー部材16と感光ドラム81との微小間隙を長くとることができ、図17で示した従来のローラ状帯電部材よりも長い放電距離及び放電時間を得ることができる。その結果実施例1と同様に、帯電電極と像担持体との間の異常放電に端を発する異常帯電を回避できるとともに、ドラムへのダメージが少なく、更に振動電圧に含まれるリップル成分に起因する電位ムラが少ない帯電ローラを提供できる。
【0141】
また上記説明から明らかなように、本発明の帯電器の大きさを決定するのはシリンダー当接部材28の径であり、更にその径を決定するのは、シャフト2の径、及び内円筒28aと外円筒28cの径の差である。ここでシャフトの径としてはシリンダー部材16を感光ドラム81に当接する力に対して、シャフトの軸方向の撓みが少なければよく、図17に示した従来の接触式帯電ローラのシャフト50とほぼ同じでよい。
【0142】
一方、内円筒28aと外円筒28cの径の差は、シリンダー部材16の感光ドラム81に当接する部分の曲率が十分感光ドラム81の径に近い状態になっても、内円筒18aと外円筒18cが離れている状態であればよい。本条件を満たすことが容易なことは明白であり、従って本構成によれば、従来の可撓性円筒を用いた帯電ローラに比べて帯電装置を小型化できるものである。
【0143】
また本実施例2は前記実施例1に比べて、ドラムの軸方向の帯電ムラを低減できるものである。すなわち実施例1におけるシリンダー部材16は、内部にシリンダー当接部材28が位置している部分では、図1(b)に示すように感光ドラム81の表面に沿って大きく変形されるが、シリンダー当接部材28から離れた部分では僅かに円形に近くなる。その結果、ドラムの軸方向の位置によって感光ドラム81との間隙長が変化することから微小な帯電ムラが発生した。しかし本実施例によれば、シリンダー部材16はどの位置でも平等にシリンダー当接部材28からの力を受けるので、ドラムの軸方向に対する間隙長のばらつきはなくなる。その結果実施例1に比べてドラム軸方向の帯電ムラの小さな帯電装置を提供できる。
【0144】
なお接続部28bの径方向の長さに関して、実施例1で説明したのと同様に、力を加えない円筒状態(断面が円形の状態)でのシリンダー部材16の直径をD、またその状態でのシリンダー部材16に対して一端のフィルム材が張るようにシャフト2をシリンダー部材16の径方向片側に寄せたときの、シリンダー部材16の中心位置とシャフト2の中心位置の距離をdとしたとき、0.01D<d<0.2Dとなるようにするのがよいことがわかっている。
【0145】
なお、フィルムは、本実施例においてはシリンダーの中心軸の方向に沿って面を有するような形状のものを用いたが、フィルムの厚さや剛性などを考慮すれば、図18に示すように、該中心軸に交わる面(好ましくは垂直に交わる面)を有する円盤状のフィルム28bを用いてもよい。すなわち径方向に弛んだ状態の上記フィルム材、または一定以上伸びない特性を持つフィルム材からなる円盤状のフィルムを用いても、上記と同様に帯電ムラの小さな帯電装置を提供することができた。
【0146】
フィルムを円盤状とすることで、軸の回転とシリンダーの回転の同期性がより一層向上する。
【0147】
(実施例3)
図9、図10、図11はこの発明の実施例3を示すものであり、図9は帯電装置をシリンダーの軸に垂直な面で切ったときの概略的断面図であり、(a)は帯電器単体での状態、(b)は感光ドラムに当接させた状態、図10は帯電装置の分解斜視図であり、図11は組み立てた状態のシリンダー軸の中心線を通る面での概略的断面図である。前記実施例1と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施例3では、シャフトとして導電性のものを用いたことと、複数のシリンダー当接部材18の間に弾性ローラを配置したことが前記実施例1と異なっている。
【0148】
すなわち図9、図10、図11において、2は回転軸となるシャフトでありステンレス、アルミニウム等の導電性の材質からなるものである。14は導電性ゴム、導電性スポンジ等からなる導電性の弾性ローラであり、その外径はシャフト2の1.1〜1.5倍程度であり、外円筒18cの内径よりも小さいものである。当該弾性ローラ14の穴14aの径はシャフト2の外径と同じとする。その他の部材は実施例1と同一であるので、その説明を省略する。
【0149】
図10、図11に示すように複数個の上記シリンダー当接部材18と弾性ローラ14を交互に並べ、その内円筒18a及び穴14aにシャフト2を通して、両者を固着する。そしてそれをシリンダー部材16の内部に通して、外円筒18cの表面とシリンダー16を接着剤等により固着することで、帯電ローラを構成する。
【0150】
そして上記帯電ローラのシャフト2を、回転可能な状態で、一定の圧力により感光ドラム押し付けることにより帯電器を構成する。
【0151】
帯電ローラのシャフト2を感光ドラム側に押し付けた状態を図9(b)に示す。実施例1と同様に、シリンダー部材16はその面外力に対する弾性が高いことから、感光ドラム81の曲率に近い状態に変形して感光ドラム81に当接する。更に本実施例では、シリンダー部材16が感光ドラムに当接する部分では、弾性ローラ14がシリンダー部材16に当接し押下するようになっているため、シリンダー部材16が安定して感光ドラム81に密着される。すなわち感光ドラムの表面形状がドラムの軸方向にうねっている場合にも、シリンダー部材16は感光ドラム81の表面に完全に密着して当接し、安定した放電間隙αを作ることができるようになる。
【0152】
本状態で感光ドラム81を回転させると、帯電ローラは本形状を保ったまま、その当接部での摩擦によって感光ドラム81とほぼ同じ速度で回転する。
【0153】
ここで、シャフト2に上記実施例と同様な交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を、高圧交流電源6及び直流電源8によって印加する。するとシャフト2及び弾性ローラ14を通じてシリンダー部材16に電流が流れることで、シリンダー部材16と感光ドラム81の微小間隙で放電が開始され、感光ドラム81の表面への帯電が行われる。
【0154】
本実施例によれば、ドラムの軸方向に対して安定した放電間隙αを作れることから、実施例1よりも一層感光ドラム81の軸方向に対する帯電ムラの少ない帯電装置を提供できる。
【0155】
なおここで、上記弾性ローラ14の外径は、図9(b)のように、シリンダー部材16を感光ドラム81に当接させたとき、弾性ローラ14が若干のニップ幅をもってシリンダー部材16に当接するように決まるものであり、その幾何形状から容易に決定することができる。
【0156】
(実施例4)
次に、この発明に係る帯電装置の第4の実施例の構成について図12、図13、図14を用いて説明する。図12は帯電ローラをシリンダーの軸に垂直な面で切ったときの概略的断面図であり、(a)は帯電器単体での状態、(b)は感光ドラムに当接させた状態を示す。図13は分解斜視図であり、図14は組み立てた状態のローラの中心線を通る面での概略的断面図である。
【0157】
図中2は回転軸となるシャフトでありステンレス、アルミニウム等の導電性材料からなるものが用いられる。
【0158】
60は、径方向に対して圧縮力を加えたとき僅かな力で圧縮され、引っ張り力に対しては大きな力でも一定の長さ、例えば1.01〜1.2倍以上伸びない特性をもつ導電性の機能性材料、例えばセルロースにカーボンブラックを充填させてなるセルロース系導電スポンジ、フェルトまたは緩衝材等から構成されるローラ(径抑制ローラと呼ぶ)である。径抑制ローラ60にはシャフト2の径と同じ径の穴60aをあけている。
【0159】
16は前出の帯電電極としてのシリンダー部材であり、可撓性材料からなるものである。当該シリンダー部材16の内径は径抑制ローラ60の外径と同じとする。
【0160】
図13、図14に示すように上記径抑制ローラ60の穴60aにシャフト2を通して両者を導電性の接着剤等により固着する。そしてそれをシリンダー部材16の内部に通して、径抑制ローラ60の表面とシリンダー16を同様に固着することで、帯電ローラを構成する。
【0161】
そして上記帯電ローラのシャフト1を、回転可能な状態で、一定の圧力により感光ドラム押し付けることにより帯電器を構成する。
【0162】
本実施例では、可撓性円筒からなるシリンダー部材16の感光ドラムと対向しない部分をシリンダーの内部の方向に引き寄せる吸引手段として、径抑制ローラ60を用いているのが特徴である。
【0163】
上記構成の帯電ローラのシャフト2を感光ドラム側に押し付けた状態を図12(b)に示す。感光ドラム81に対してシャフト2より離れている部分の径抑制ローラ60は引っ張られ、それ以上伸びない状態になって、この張力によりシリンダー部材16は感光ドラム81に当接する。一方感光ドラム81に対してシャフト2より近い部分の径抑制ローラ60は圧縮された状態である。シリンダー部材16はその面外方向の力に対する弾性が高いことから、その当接部分では図1(b)に示すように感光ドラムの曲率に近い状態に変形して感光ドラム81に当接する。なおこのとき、圧縮された部分の径抑制ローラ60はその形状復元力が乏しいことから、シリンダー部材16は主として上記径抑制ローラ60の張力によって感光ドラム81に当接され、シリンダー部材16の変形は実施例1に示したものとほぼ同じになり、特に感光ドラム81と当接する部分Nでは小さな曲率となる。本状態で感光ドラム81を回転させると、シリンダー部材16は本形状をほぼ保ったまま、その当接部での摩擦によって感光ドラム81とほぼ同じ速度で回転する。
【0164】
ここで、シャフト2に上記実施例と同様な交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を、高圧交流電源6及び直流電源8によって印加する。するとシャフト2及び径抑制ローラ60を介してシリンダー部材16に電流が流れることで、シリンダー部材16と感光ドラム81の微小間隙で放電が開始され、感光ドラム81の表面への帯電が行われる。
【0165】
このとき上述のようにシリンダー部材16の感光ドラム81と当接する部分では小さな曲率となっていることから、実施例1と同様にシリンダー部材16と感光ドラム81との微小間隙を長くとることができ、図17で示した従来のローラ状帯電部材よりも長い放電距離β及び放電時間を得ることができる。その結果実施例1と同様に、帯電電極と像担持体との間の異常放電に端を発する異常帯電を回避できるとともに、ドラムへのダメージが少なく、更に振動電圧に含まれるリップル成分に起因する電位ムラが少ない帯電ローラを提供できる。
【0166】
また上記説明から明らかなように、本発明の帯電器の大きさを決定するのはシャフト2の径及び径抑制ローラ60の肉厚である。ここでシャフトの径としてはシリンダー部材16を感光ドラム81に当接する力に対して軸方向の撓み量が微小であればよく、図17に示した従来の接触式帯電ローラのシャフト50とほぼ同じでよい。一方、径抑制ローラ60の肉厚は、シリンダー部材16の感光ドラム81に当接する部分の曲率が十分感光ドラム81の径に近い状態できるものであればよい。本条件を満たすのに肉厚がそれほどいらないことは明白であり、従って本構成によれば、従来の可撓性円筒を用いた帯電ローラに比べて帯電装置を小型化できる。
【0167】
更に本実施例によれば、シャフト2、径抑制ローラ60及びシリンダー部材16という3つの部材から帯電ローラが構成されるので、上記実施例に比べて非常に簡易にかつ安価な帯電ローラを提供できる。
【0168】
なお、ここで本発明と図17で説明した従来の帯電ローラとの違いを明確にしておく。
【0169】
まず図17に示す従来の帯電ローラは、芯金50に感光ドラム方向に引き寄せる力を加えることで、弾性部材51の感光ドラム81と対向する部分を通して感光ドラム81への当接圧を得ていた。一方本発明では、シャフト2に感光ドラム方向に引き寄せる力を加えることで、径抑制ローラ60を介してシリンダー部材16の感光ドラム81と対向しない部分に当該シリンダーの中心方向に引き寄せる力を発生させ、そのシリンダー部材16の撓み復元力によって感光ドラムへの当接圧を得んとするものである。そしてこのようにして得られた本シリンダー部材16の撓み形状こそが、上記のような効果を生むものである。このような当接力の伝え方の違いから、本発明は、従来の帯電ローラに比して、次のような明確な違いがある。
【0170】
まず従来技術である図17における弾性部材51は、発泡性ゴムのような、一定の伸縮範囲においては、圧縮・引っ張りに関わらず外力に対してフックの法則に従って弾性的に変形するもので、その弾性変形内で使用している。一方ここで示した機能性材料は、一定の伸縮範囲においては、圧縮・引っ張りに関わらず極めて僅かな力で伸縮するもので、それより大きな引っ張り変形に対しては、大きな力でも一定の長さ(例えば1.2倍程度)以上伸びない特性をもつものである。そしてここでは特にその限界の長さまで伸ばした状態で、シリンダー部材16にその中心方向に引き寄せる力を発生させている。弾性/非弾性域での使用という意味で両者は全く異なるものである。
【0171】
また前記従来技術で述べたように、従来の帯電ローラには、その表面に弾性部材とは異なるいくつかの層で覆ったものがある。しかしその表面層はローラとしての抵抗、誘電率を調整する等のために設けられたものであり、特に面外方向の変形に対する弾性体としての形状復元力に乏しく、塑性変形を起こすか、形状の回復に時間を要するものである。一方ここで提示した帯電ローラではその表面がシリンダー部材という別の部材で構成されており、それは面外方向の変形に対する形状復元性(弾性)に優れているもので、面外方向の変形に対して弾性的な変形をし、瞬時に形状を回復するものであり、両者は全く異なるものである。
【0172】
(実施例5)
次に、この発明に係る帯電装置の第5の実施例の構成について図15を用いて説明する。本実施例では可撓性円筒からなるシリンダー部材の感光ドラムと対向しない部分をシリンダーの内部の方向に引き寄せる吸引手段として磁石を用い、磁気吸引力でそれを行っているのが特徴である。図15は帯電器をシリンダーの軸に垂直な面で切ったときの概略的断面図であり、(a)は帯電器単体での状態、(b)は感光ドラムに当接させた状態を示す図である。
【0173】
図中16は前出の帯電電極としてのシリンダー部材であり、前記可撓性の導電体であるという条件に加えて軟磁性の強磁性体からなるものである。42はアルミニウム等非磁性からなる剛体としての円筒部材(非磁性円筒部材と呼ぶ)であり、シリンダー部材16の内部にその一端をシリンダー部材16に接して配置し、その両端は回転可能に固定されている。40はT字型をした各先端が磁極となっている永久磁石または電磁石であり、非磁性円筒部材42の内側のシリンダー部材16に接している側に近い位置に図のように配置されている。なおこれら非磁性円筒部材42、永久磁石40は、シリンダー部材16と同等な長さを持ち、その長手方向の両端で固定されている。本実施例の帯電器は本構成を持ってなるものである。
【0174】
そして上記帯電器を、一定の圧力により感光ドラムに押し付けることにより帯電装置を構成する。
【0175】
すなわち、図15(b)に示すようにシリンダー部材16の非磁性円筒部材42と接していない側を感光ドラム81に押し当てる。このときシリンダー部材16の感光ドラム81と対向しない部分は永久磁石により吸引力を受けているので、非磁性円筒部材42から離れることはない。本押し当てにより、シリンダー部材16の感光ドラム81に当接する部分Nの曲率は小さくなり、図15(b)に示すようになる。なお本状態において、シリンダー部材16の内面に電極44を摺動可能に押し当てる。
【0176】
本状態で感光ドラム81を回転させると、帯電ローラは本形状を保ったまま、その当接部での摩擦によって感光ドラム81とほぼ同じ速度で回転する。なおこのとき非磁性円筒部材42はその自在な回転により、この従動した回転を助ける。
【0177】
ここで電極44に上記実施例と同様な交流電圧に直流電圧を重畳した電圧を、高圧交流電源6及び直流電源8によって印加する。するとシリンダー部材16に電流が流れることで、シリンダー部材16と感光ドラム81の微小間隙で放電が開始され、感光ドラム81の表面への帯電が行われる。
【0178】
上で述べたように本帯電器で得られるシリンダー部材16と感光ドラム81の微小間隙αは、図17に示した従来の帯電ローラによるものよりも長く、これによって長い放電距離β及び放電時間を得ることができる。その結果、帯電電極と像担持体との間の異常放電に端を発する異常帯電を回避できる機能と持つとともに、ドラムへのダメージが少なく、更に振動電圧に含まれるリップル成分に起因する電位ムラが少ない帯電装置を提供できる。
【0179】
(実施例6)
次に、この発明に係る帯電装置の第6の実施例の構成について図16を用いて説明する。本実施例6は、前記実施例4におけるシャフト2と径抑制ローラ60の間に硬質の弾性部材を配置しているのが特徴である。図16は帯電器をシリンダーの軸に垂直な面で切ったときの概略的断面図であり、(a)は帯電器単体での状態、(b)は感光ドラムに当接させた状態を示す図である。
【0180】
図中、図12と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。64は円筒形状をした導電性ゴム等硬質の導電性弾性材料からなるローラ(押し付けローラと呼ぶ)であり、軸方向の長さは径抑制ローラ60と同じものである。本押し付けローラ64を径抑制ローラ60と軸方向の端部を揃えた状態で、その径方向についてシャフト2と径抑制ローラ60の間に位置させるとともに、その内周面と外周面はそれぞれシャフト2及び径抑制ローラ60に導電性の接着剤等で固着する。
【0181】
そして上記帯電ローラのシャフト2を、回転可能な状態で、一定の圧力により感光ドラム押し付けることにより帯電器を構成する。
【0182】
帯電ローラのシャフト2を感光ドラム側に押し付けた状態を図16(b)に示す。実施例4と同様に、シャフト2に対して感光ドラム81に近い側の径抑制ローラ60は圧縮変形され、遠い側の径抑制ローラ60はその限界まで伸びることにより、シリンダー部材16は感光ドラム81の曲率に近い状態に変形して感光ドラム81に当接する。なおこのとき、押し付けローラ64は、その硬度が径抑制ローラ60よりも格段に大きいことからほとんど変形しない。これによって本実施例では、シリンダー部材16が感光ドラムに当接する部分Nでは、押し付けローラ64がシリンダー部材16を径抑制ローラ60を挟んで押下するようになっているため、シリンダー部材16が安定して感光ドラム81に密着されるものである。特に感光ドラムの表面形状がドラムの軸方向にうねっている場合にも、シリンダー部材16は感光ドラム81の表面に完全に密着して当接し、安定した放電間隙αを作ることができるようになる。
【0183】
本状態で感光ドラム81を回転させると、帯電ローラは本形状を保ったまま、その当接部での摩擦によって感光ドラム81とほぼ同じ速度で回転する。
【0184】
このようにドラムの軸方向に対して安定した放電間隙を作れることから、実施例4よりも一層感光ドラム81の軸方向に対する帯電ムラの少ない帯電装置を提供できる。
【0185】
なおここで、上記押し付けローラ64の外径は、図16(b)のように、シリンダー部材16を感光ドラム81に当接させたとき、本押し付けローラ64が径抑制ローラ60を挟んでシリンダー部材16に若干のニップ幅をもって当たるように決まるものであり、その幾何形状から容易に決定することができる。
【0186】
なお、本発明は上記実施例において説明された形態に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲において適宜変形組み合わせ可能であることはいうまでもない。
【0187】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、接触部で帯電を行うのではなく、可撓性材料からなるシリンダー部材により静電潜像担持体を微小間隙を介して帯電する、静電潜像担持体のダメージが少なく、帯電ムラも少ない、また熱の発生等の問題も発生せず、更にコンパクトで製造も容易で比較的安価な帯電方法、帯電装置、転写装置、及びこれを用いた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】本発明の実施例1に係る帯電ローラの概略的断面図である。
【図2】本発明に係る帯電装置を適用した画像形成装置の一実施例を示す構成図である。
【図3】図1に示す帯電ローラの分解斜視図である。
【図4】図1に示す帯電ローラの組み立て完成状態の概略的断面図である。
【図5】本発明に係る帯電装置の異常放電に端を発する異常帯電の電圧依存性を示すグラフである。
【図6】本発明に係る帯電装置の感光ドラム表面の放電暴露量を示すグラフである。
【図7】本発明の実施例2に係る帯電ローラの分解斜視図である。
【図8】図7に示す帯電ローラの組み立て完成状態の概略的断面図である。
【図9】本発明の実施例3に係る帯電ローラの概略的断面図である。
【図10】図9に示す帯電ローラの分解斜視図である。
【図11】図9に示す帯電ローラの組み立て完成状態の概略的断面図である。
【図12】本発明の実施例4に係る帯電ローラの概略的断面図である。
【図13】図12に示す帯電ローラの分解斜視図である。
【図14】図12に示す帯電ローラの組み立て完成状態の概略的断面図である。
【図15】本発明の実施例5に係る帯電ローラの概略的断面図である。
【図16】本発明の実施例6に係る帯電ローラの概略的断面図である。
【図17】従来の帯電ローラの概略的断面図である。
【図18】本発明の実施例2に係る帯電ローラのシリンダー当接部材の他の構成例の斜視図である。
【符号の説明】
1・2:シャフト、6:高圧交流電源、8:直流電源、14・64:弾性ローラ、16:シリンダー部材、19・44:電極、18・28:シリンダー当接部材、26:導体線、40:永久磁石、42:非磁性円筒部材、60:径抑制ローラ、81:感光ドラム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging device, a transfer device, and an image forming apparatus provided with the charging device or the transfer device, and more specifically, a charging device for applying a charge used to form an electrostatic latent image, A transfer device for transferring a visible image visualized corresponding to an electrostatic latent image, and an image of a copying machine, a printer, or the like using the electrophotographic method, including the charging device or the transfer device It relates to a forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus used for an electrophotographic copying machine or a printer, a charging device is used in a series of processes including charging, developing, and cleaning of an image carrier such as a so-called photosensitive member. .
[0003]
Also, in the process of temporarily transferring the toner image formed on the image carrier to a transfer member such as an intermediate transfer member, or retransferring to a transfer member such as a recording medium to finally form an image, A transfer device using the same principle as a charging device is used similarly to a process of forming an image by directly transferring an image to a recording medium on a transfer target.
[0004]
A corotron has been widely used as a charging device for charging an image carrier.
[0005]
The corotron is effective as a means for uniformly charging the image carrier, but requires a high voltage power supply of several kilovolts to charge the image carrier to a predetermined potential. In addition, since ozone and nitrogen oxides are generated by corona discharge, it is not preferable from the viewpoint of causing deterioration of rubber parts and image carriers.
[0006]
Therefore, as a charging device replacing the corotron, various shapes of conductive members such as rollers, brushes, blades, films, and belts are brought into contact with the image carrier, and the image carrier is charged by applying a voltage to the conductive member. Contact type charging devices have been developed.
[0007]
FIG. 17 shows a charging device using a general charging roller. FIG. 17 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the charging device. In the drawing,
[0008]
The conductive elastic member used for the
[0009]
Generally, in an actual charging roller, a layer for preventing seepage of oil contained in elastic rubber, a layer for adjusting resistance and dielectric constant, a layer for protecting the surface from deterioration due to electric discharge, and the like are provided on the surface of the
[0010]
Further, as in
[0011]
These contact-type charging devices have the advantages that very little ozone or nitrogen oxides are generated and that a low voltage source is required as compared with a corotron. In addition, a method of charging an image carrier by applying a voltage obtained by superimposing a DC voltage on an oscillating voltage such as an AC voltage to these contact-type charging devices is excellent in charging uniformity, and in particular, a method in which a charging electrode and an image carrier are charged. It is possible to avoid abnormal charging caused by abnormal discharge. In addition, since it is difficult for dirt such as toner to adhere, and even if it adheres, poor charging hardly occurs due to its excellent charging ability, it is most often introduced to the market.
[0012]
However, in such a charger that applies an oscillating voltage, when the process speed of the image carrier is high, potential unevenness occurs due to a ripple component included in the oscillating voltage, and this causes image unevenness on the image carrier. Sometimes appeared.
[0013]
On the other hand, if the frequency of the oscillating voltage is increased to prevent this, bipolar discharges are repeated many times, and the image bearing member is easily worn and has a short life.
[0014]
In addition, since a bipolar discharge occurs in the minute gap between the image carrier and the charging member or the transfer-receiving member that comes into contact with the image carrier, a discharge product is generated although the amount is extremely small compared to the corotron. I do. The discharge products easily adhere to the image carrier, and may cause image defects such as image deletion.
[0015]
Further, in order to remove the discharge products adhered to the image carrier with a cleaner, measures such as rubbing the surface of the image carrier are required, which may cause a problem such as shortening of the life of the image carrier.
[0016]
In order to avoid the above-mentioned problem of the wear of the image carrier, a voltage waveform that gradually rises toward the peak of the amplitude and then sharply falls as a vibration voltage waveform with little damage to the image carrier is patented. Proposed in
[0017]
However, the method is poor in theoretical grounds, and the reproducibility of the effect was poor in actual experiments.
[0018]
Further, for the purpose of avoiding the problem of wear of the image carrier, the roller-shaped power supply member and the support roller contact the image carrier during a predetermined nip region and move with the movement of the image carrier. Patent Document 3 proposes a contact-type charging device in which a belt-shaped electrically anisotropic functional member is disposed. According to this proposal, discharge occurs only between the roller-shaped power supply member and the belt-shaped electrically anisotropic functional member, and between the belt-shaped electric anisotropic functional member and the image carrier. No discharge occurs. It is described that this can reduce damage to the image carrier.
[0019]
However, the contents described in Patent Document 3 are limited to those in which charging to the image carrier is performed by injection of electric charge. In such an injection charging method, since the surface layer of the image carrier must be a conductor, there is a problem that it is difficult to control the electric conductivity and to cope with the adverse effect of increasing the thickness of the photosensitive layer. . In addition, due to the use of a support roller and a belt, the size of the apparatus cannot be avoided.
[0020]
On the other hand, contact-type charging devices using a tubular flexible member have been proposed in Patent Documents 4 and 5 for the purpose of suppressing charging unevenness.
[0021]
In Patent Document 4, a tubular flexible member is brought into contact with the surface of a photosensitive drum by a plurality of regulating members provided inside the tubular flexible member. In this contact-type charging device, since the curvature of the portion of the flexible member that contacts the photosensitive drum is small, the distance for forming the minute gap is longer than that of the above-described charging roller, and a long discharge time can be obtained. . As a result, charging unevenness can be reduced. Further, the flexible member has a small mass, and an electrostatic attraction force acts on the photosensitive drum, so that the flexible member comes into stable contact with the photosensitive drum, and is stable and uniform regardless of the axial length. It can be performed. Further, the flexible member rotates at substantially the same speed as the photosensitive drum due to the mechanical frictional force with the photosensitive drum, thereby increasing the apparent surface area, cleaning the discharge products due to the air flow, and contacting the photosensitive member with the photosensitive drum. It is described that a cleaning action can be expected, and poor charging due to adhesion of discharge products can be suppressed.
[0022]
However, in the contact-type charging device according to Patent Document 4, the tube-shaped flexible member is brought into contact with the photosensitive drum by two parallel rod-shaped regulating rods provided therein, and thus the shaft is attached to the surface of the photosensitive drum. If there is undulation in the direction, unevenness may occur in the discharge gap, resulting in uneven charging in the axial direction of the drum. In other words, in general, the aluminum cylinder, which is the substrate of the photosensitive drum, has irregularities (undulations) with a long period of several hundred microns and a period of several tens of microns due to the restriction of processing accuracy. However, even after the photoreceptor layer is provided on the surface, the undulation remains on the drum surface.
[0023]
In this case, since the tubular flexible member does not deform according to the undulation, unevenness occurs in the discharge gap in the axial direction, and as a result, uneven charging in the axial direction of the drum occurs. Further, if the regulating rod is thin, the deflection in the axial direction causes unevenness in the discharge gap in the axial direction, causing uneven charging. This could be improved by increasing the thickness of the regulating rod, but this resulted in an increase in the size of the charging device. In addition, when the number of regulating rods is small, the rotation of the flexible member in a portion where there is no regulating member becomes unstable, and noise due to vibration may be generated. In particular, when the photosensitive drum rotates at a high speed, the vibration causes resonance and is transmitted to a portion in contact with the drum, and as a result, the gap between the photosensitive drum and the photosensitive drum becomes unstable, and charging unevenness sometimes occurs.
[0024]
On the other hand, increasing the number of regulating members stabilizes the running property of the flexible member, but increases the size of the charging device and increases the cost. Furthermore, in order to maintain the uniformity of the gap in the axial direction of the photosensitive drum, it is necessary to adjust the axial direction of the regulating member with respect to the photosensitive drum axis with high precision, which has a point to be improved in terms of productivity. Was.
[0025]
On the other hand, in Patent Document 5, a rotating roller is included in a tube-shaped flexible member, the flexible member is directly in contact with the photosensitive drum by the rotating roller, and the tube-shaped flexible member is in contact with the photosensitive drum. A charging device is described in which a rotation restricting member for restricting the rotation radius of the flexible member is provided on the side opposite to the contact position. In this contact-type charging device, the flexible member and the photosensitive drum come into contact with each other at a stable predetermined contact pressure, and are charged at a contact portion with the photosensitive drum. Since the area contacted by the pressure is formed, it has a function of correcting uneven charging of the photoconductor by the area contacted by the minute contact pressure, and stable charging is achieved by increasing the area of the contact portion with the photoconductor. What is done is described.
[0026]
However, the charging device according to Patent Literature 5 performs charging at a contact portion between the flexible member and the photosensitive drum. Therefore, in order to perform stable charging, a small contact pressure is applied to both sides of a region having a charging function. In this case, it is necessary to form a wide contact area, and it is difficult to set parameters such as rigidity of the flexible member and pressing pressure. In addition, the larger the contact area between the flexible member and the photosensitive drum, the more the alternating current irrespective of the charging of the photoconductor is increased when a power supply obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage is used as a power supply. A large amount of power flows, and the power supply capacity must be increased, leading to an increase in the cost of the power supply. In addition, since the rotation regulating member slides on the charged surface of the flexible member, there is a problem that frictional heat is generated and the charged surface is deteriorated. Further, since the contact area between the rotation regulating member and the flexible member is large, the mechanical frictional force is large, and the rotation of the flexible member is not stabilized. In addition, since the rotation restricting member is disposed outside the flexible member, an increase in the size of the apparatus cannot be avoided.
[0027]
Further, as a problem common to Patent Documents 4 and 5, when the contact pressure becomes non-uniform in the axial direction due to an error in the outer diameter of the regulating member / rotating roller or variation in the pressing spring, the film is moved to one side. As a result, the edge portion is damaged and an image defect is generated.
[0028]
In particular, in Patent Document 5, the film sandwiched between the conductive elastic roller and the photosensitive member has a large thrust force, the film is moved to one side, and the contained elastic roller contacts the photosensitive member and causes leakage to the photosensitive member. There is a problem that image quality is adversely affected. Even if this problem is avoided by error management, the cost increases because the conductive elastic roller is used. Furthermore, there was a problem that charging was poor due to deterioration of the elastic material over time.
[Patent Document 1]
JP-A-7-44085
[Patent Document 2]
JP-A-10-198130
[Patent Document 3]
JP-A-2002-55511
[Patent Document 4]
Japanese Patent No. 3013769
[Patent Document 5]
JP-A-5-72869
[0029]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional charging device, there are still many points to be solved regarding discharge in a minute gap, and there is still room for improvement in stable and uniform charging and stable acquisition of high-quality images. Was left.
[0030]
Also, in the transfer device, there is still a point to be improved in view of stable and accurate transfer of a visible image such as toner.
[0031]
An object of the present invention is to reduce discharge in a minute gap between an image carrier that is a member to be charged and a member to be transferred that is a non-transfer member or a charging member that contacts the image carrier, An object of the present invention is to prevent the wear of the image carrier and the adhesion of discharge products to the image carrier to extend the life of the image carrier, and to improve the image quality of the image forming apparatus.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first invention is a charging device for charging an electrostatic latent image carrier using a cylinder member as a charging electrode, and is a flexible device having elasticity against an external force. A cylinder member made of a material, and suction means for applying a force to draw in the direction inside the cylinder member to a portion of the cylinder member that does not face the electrostatic latent image carrier, which is located inside the cylinder member, By applying a force to the suction means, the cylinder member is brought into contact with the electrostatic latent image carrier, and is deformed to a curvature close to the electrostatic latent image carrier, so that the cylinder member and the cylinder member at which discharge occurs are statically affected. A charging device characterized in that the length of a minute gap with an electrostatic latent image carrier is increased.
[0033]
As a result, discharge can be generated for a long time in the minute gap portion, so that uniform charging and improvement in charging efficiency can be achieved.
[0034]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a shaft rotatable with respect to a central axis is installed inside the flexible cylinder member, and the cylinder member and the shaft are pliable. By using a plurality of wires of the same length that have a small elongation with respect to the pulling force, they are connected at a fixed period in the circumferential direction of the cylinder member and the shaft, and the shaft is pressed against the electrostatic latent image carrier, so that the image bearing member is pressed. By utilizing the tension generated in a wire located at a distance from the shaft with respect to the body as the suction means, a portion of the cylinder member that does not face the image carrier is drawn toward the inside of the cylinder. Device.
[0035]
Thus, the minute gap can be efficiently formed on the electrostatic latent image carrier side by the pressing force of the shaft.
[0036]
A third invention for achieving the above object is the second invention, wherein the diameter of the cylinder member in a cylindrical state (a state in which the cross section is circular) to which no force is applied is D, and the cylinder member in that state is D. On the other hand, when the distance between the cylinder member and the center position of the shaft is d when the shaft is moved to one side in the radial direction of the cylinder member so that the wire at one end is stretched, 0.01D <d <0.2D. In addition, the charging device determines the length of each wire between the shaft and the cylinder member.
[0037]
With such a configuration, the range of the optimal deformation amount caused by the cylinder being pressed against the electrostatic latent image carrier is clarified, and the fine gap can be formed more efficiently.
[0038]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, a shaft rotatable with respect to a central axis is provided inside the flexible cylinder member, and the cylinder member and the shaft are pliable. By using a plurality of film materials of the same length that have a small elongation with respect to the pulling force, they are connected at a fixed cycle in the circumferential direction of the cylinder member and the shaft, and the shaft is pressed against the electrostatic latent image carrier, thereby forming an image. By using the tension generated in the film material located at a distance from the shaft with respect to the carrier as the suction means, a portion of the cylinder member that does not face the image carrier is drawn toward the inside of the cylinder. Device.
[0039]
With such a configuration, uniform minute gaps are formed in the axial direction of the cylinder member, thereby increasing the uniformity of charging, and reducing displacement and rotation unevenness due to a rotation difference between the cylinder member and the shaft. And more stable charging can be performed.
[0040]
A fifth aspect of the present invention for achieving the above object is the fourth aspect, wherein the diameter of the cylinder member in a cylindrical state (with a circular cross section) where no force is applied is D, and the diameter of the cylinder member in that state is D. When the distance between the cylinder member and the center position of the shaft is d when the shaft is moved to one side in the radial direction of the cylinder member so that the film material at one end is stretched, 0.01D <d <0.2D. , A charging device for determining the length of each film material between the shaft and the cylinder member.
[0041]
As a result, the minute gap can be formed more effectively over a desired length, so that the uniformity of charging can be further improved.
[0042]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect, a shaft rotatable with respect to a central axis is provided inside the flexible cylinder member, and the cylinder member and the shaft are pliable. An elastic roller having a smaller diameter than the cylinder member and a part of the shaft being connected to the cylinder member and the shaft at a constant period by using a plurality of wires having the same length and having a small elongation with respect to the pulling force. By installing the member and pressing the shaft against the electrostatic latent image carrier, the tension generated in the wire located farther from the shaft with respect to the image carrier is used as the suction means, so that the cylinder member The portion not facing the image carrier is drawn toward the inside of the cylinder, and the elastic roller member presses the portion where the cylinder member contacts the image carrier. A charging device designed to.
[0043]
With such a configuration, the stability of the contact portion can be further enhanced, so that stable charge can be applied.
[0044]
A seventh invention for achieving the above object is the first invention, wherein a shaft rotatable with respect to a central axis is provided inside the flexible cylinder member, and between the shaft and the cylinder member, In a certain range of expansion and contraction in the radial direction, it expands and contracts with a very small force irrespective of compression or tension, and has a characteristic that it does not extend more than a certain length even with a large force against a larger tensile deformation The diameter suppressing roller made of a functional material is fixedly arranged between the shaft and the diameter suppressing roller and between the diameter suppressing roller and the cylinder member, and the shaft is pressed against the electrostatic latent image carrier. By using the tension generated from the diameter suppression roller located farther than the shaft with respect to the image carrier from extending beyond a certain amount as the suction means, the cylinder The image bearing member not facing portions of the timber is a charging apparatus that draw in the direction of the interior of the cylinder.
[0045]
With such a configuration, the minute gap can be extended with a very simple configuration, and more stable charging can be performed.
[0046]
According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect, the flexible cylinder member is made of a soft magnetic material, and the flexible cylinder member is displaced from the center of the inside in a direction without the electrostatic latent image carrier. At the position, a magnet that extends in the shape of a rod in the axial direction of the cylinder member and whose both ends are supported is arranged, and the magnet is pressed against the electrostatic latent image carrier, whereby the magnetic attraction force acting between the magnet and the cylinder member is reduced. This charging device is configured to draw a portion of the cylinder member that does not face the image carrier in a direction toward the inside of the cylinder by using the suction member as a suction unit.
[0047]
With this configuration, the flexible cylinder member can be urged against the electrostatic image carrier by applying a desired pressing force with an extremely simple configuration, and the minute gap can be enlarged.
[0048]
A ninth invention for achieving the above object is the ninth invention according to the eighth invention, wherein the magnet has a smaller diameter than the cylinder member, has an axis parallel to the cylinder member, and both ends are rotatably fixed. The charging device is included in a non-magnetic cylindrical member.
[0049]
With such a configuration, the position of the flexible cylinder member can be regulated as desired, and more stable charging can be performed.
[0050]
A tenth invention for achieving the above object is the seventh invention, wherein a conductive elastic material, which is harder than the cylindrical diameter suppressing roller, is provided between the shaft and the diameter suppressing roller in the radial direction of the shaft. This is a charging device in which a pressing roller is disposed.
[0051]
Thereby, the position of the flexible member at the time of pressing can be more accurately regulated, and the stability of the contact portion can be further improved, so that the charging performance can be further improved.
[0052]
An eleventh invention for achieving the above object is a flexible tubular member which is capable of contacting a member to be charged, has at least its surface being conductive and has an autonomy so as to form an internal space in a free state, and The distance between the flexible tubular member and the center for rotating the flexible tubular member in a portion facing the charging member via the internal space is maintained within a desired distance range. And a member for urging the opposing portion toward the internal space.
[0053]
With such a configuration, the minute gap portion can be enlarged with a simpler configuration as compared with the related art, and the charging ability can be improved.
[0054]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, the biasing member is a member that extends radially from a shaft disposed at the center for the rotation and is deformable. This is a charging device having a linear or planar member coupled to the inner surface of the flexible tubular member.
[0055]
With this, although the flexible tubular member is easily deformed, the arrangement is regulated in the opposite direction to the member to be charged, so that a more controlled minute gap can be easily formed. .
[0056]
According to a thirteenth invention for achieving the above object, in the eleventh invention, the biasing member has a porous member disposed in the internal space, and the porous member is easily compressed and deformed. This is a charging device that is a member having less tensile deformation.
[0057]
With such a configuration, a very simple configuration and easy manufacturing can be achieved, and the object can be achieved at lower cost.
[0058]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, the flexible tubular member has a magnetic body, and the biasing member is a magnetic force generating means disposed in the internal space. Is a charging device.
[0059]
With such a configuration, stable charging can be performed with a simple configuration.
[0060]
A fifteenth invention for achieving the above object is a transfer device for transferring toner held on an electrostatic latent image carrier using a cylinder member as a charging electrode, and has a resilience to an external force. A cylinder member made of a flexible material, and suction means for applying a force for attracting a portion of the cylinder member that is not opposed to the electrostatic latent image carrier toward the interior of the cylinder member. And a cylinder that generates a discharge by applying a force to the suction unit to cause the cylinder to contact the electrostatic latent image carrier and deform the cylinder member to a curvature close to the electrostatic latent image carrier. This is a transfer device in which the length of a minute gap between a member and an electrostatic latent image carrier is increased.
[0061]
As a result, a discharge can be generated in the minute gap portion for a long time, so that stable transfer and transfer efficiency can be improved.
[0062]
A sixteenth invention for achieving the above object is the fifteenth invention, wherein, in the flexible cylinder member, a shaft rotatable with respect to a central axis is installed inside the flexible cylinder member, and the cylinder member and the shaft are pliably pulled. By using a plurality of wires of the same length that have a small elongation with respect to the force, they are connected at a fixed period in the circumferential direction of the cylinder member and the shaft, and the shaft is pressed against the electrostatic latent image carrier, whereby the image carrier is A transfer member that uses a tension generated in a wire located farther from the shaft than the shaft as the suction means to draw a portion of the cylinder member that does not face the image carrier toward the inside of the cylinder. .
[0063]
Thus, a minute gap can be efficiently formed between the electrostatic latent image carrier and the electrostatic latent image carrier by the pressing force of the shaft.
[0064]
A seventeenth invention for achieving the above object is the sixteenth invention, wherein the diameter of the cylinder member in a cylindrical state (a state in which the cross section is circular) to which no force is applied is D, and the cylinder member in that state has one end. When the distance between the cylinder member and the center position of the shaft when the shaft is moved to one side in the radial direction of the cylinder member so that the wire is stretched is d, 0.01D <d <0.2D This is a transfer device in which the length of each wire between the and the cylinder member is determined.
[0065]
With such a configuration, the range of the optimal deformation amount caused by the cylinder being pressed against the electrostatic latent image carrier is clarified, and the fine gap can be formed more efficiently.
[0066]
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the fifteenth aspect, a shaft rotatable with respect to a central axis is provided inside the flexible cylinder member, and the cylinder member and the shaft are pliablely pulled. By using a plurality of film materials of the same length that have a small elongation with respect to the force, the cylinder members and the shaft are connected at a constant period in the circumferential direction, and the shaft is pressed against the electrostatic latent image carrier, so that the image bearing is performed. A charging device that draws a portion of the cylinder member that does not face the image bearing member toward the inside of the cylinder by using the tension generated in the film material that is located farther from the body than the shaft as the suction unit; It is.
[0067]
With such a configuration, uniform minute gaps are formed in the axial direction of the cylinder member, thereby increasing the uniformity of charging and reducing displacement and uneven rotation due to a rotation difference between the cylinder member and the shaft. And more stable transfer can be performed.
[0068]
A nineteenth invention for achieving the above object is the invention according to the eighteenth invention, wherein the diameter of the cylinder member in a cylindrical state (with a circular cross section) to which no force is applied is D, and the cylinder member in that state has one end. When the distance between the cylinder member and the center position of the shaft is d when the shaft is moved to one side in the radial direction of the cylinder member so that the film material is stretched, 0.01D <d <0.2D, This is a transfer device in which the length of each film material between a shaft and a cylinder member is determined.
[0069]
As a result, the minute gap can be formed more effectively over a desired length, so that the transfer efficiency can be further improved.
[0070]
According to a twentieth aspect of the present invention, in the fifteenth aspect, a shaft rotatable with respect to a central axis is provided inside the flexible cylinder member, and the cylinder member and the shaft are pliablely pulled. An elastic roller member having a smaller diameter than the cylinder member and a part of the shaft being connected to the cylinder member and the shaft at a constant period by using a plurality of wires having the same length and having a small elongation with respect to the force. Is installed, and the shaft is pressed against the electrostatic latent image carrier, so that the tension generated in a wire located farther from the image carrier than the shaft is used as the suction means, so that the image of the cylinder member is formed. The portion not facing the carrier is drawn toward the inside of the cylinder, and the elastic roller member presses the portion where the cylinder member contacts the image carrier. A transfer device designed to.
[0071]
By adopting such a configuration, the stability of the contact portion can be further enhanced, so that stable transfer can be performed.
[0072]
According to a twenty-first invention for achieving the above object, in the fifteenth invention, a shaft rotatable around a central axis is installed inside the flexible cylinder member, and between the shaft and the cylinder member, In a certain range of expansion and contraction in the radial direction, it expands and contracts with a very small force irrespective of compression or tension, and has a characteristic that it does not extend more than a certain length even with a large force against a larger tensile deformation The diameter suppressing roller made of a functional material is fixedly arranged between the shaft and the diameter suppressing roller and between the diameter suppressing roller and the cylinder member, and the shaft is pressed against the electrostatic latent image carrier. By using the tension generated from the fact that the diameter suppressing roller positioned farther from the image carrier than the shaft does not extend beyond a certain amount as the suction means, The image bearing member not facing portion of the over member is a transfer apparatus that draw in the direction of the interior of the cylinder.
[0073]
With such a configuration, the minute gap can be extended with a very simple configuration, and more stable transfer can be performed.
[0074]
According to a twenty-second invention for achieving the above object, in the fifteenth invention, the flexible cylinder member is made of a soft magnetic material, and is shifted from a center of the inside thereof in a direction without the electrostatic latent image carrier. At the position, a magnet that extends in a rod shape in the axial direction of the cylinder member and whose both ends are supported is disposed, and the magnet is pressed against the electrostatic latent image carrier, thereby causing the magnetic attraction force acting between the magnet and the cylinder member to be increased. This is a transfer device in which a portion of the cylinder member that does not face the image carrier is drawn toward the inside of the cylinder by using as a suction unit.
[0075]
With this configuration, the flexible cylinder member can be urged against the electrostatic image carrier by applying a desired pressing force with an extremely simple configuration, and the minute gap can be enlarged.
[0076]
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the twenty-second aspect, the magnet has a smaller diameter than the cylinder member, and has an axis parallel to the cylinder member and both ends rotatably fixed. Is a transfer device included in the non-magnetic cylindrical member.
[0077]
With such a configuration, it is possible to regulate the position of the flexible cylinder member as desired, and it is possible to perform more stable transfer.
[0078]
A twenty-fourth invention for achieving the above object is the twenty-first invention, wherein a conductive elastic material, which is harder than a cylindrical diameter suppressing roller, is provided between the shaft and the diameter suppressing roller in the radial direction of the shaft. This is a transfer device in which a pressing roller is disposed.
[0079]
Thereby, the position of the flexible member at the time of pressing can be more accurately regulated, and the stability of the contact portion can be further increased, so that the transfer performance can be further improved.
[0080]
A twenty-fifth invention for achieving the above object is a flexible tubular member which is capable of contacting a member to be transferred, has at least the surface thereof being conductive, and has a self-sustainability so as to form an internal space in a free state, and The distance between the flexible tubular member and the center for rotating the flexible tubular member in a portion facing the charging member via the internal space is maintained within a desired distance range. And a member for urging the opposing portion toward the internal space.
[0081]
With such a configuration, it is possible to enlarge the minute gap portion with a simpler configuration than in the related art, and it is possible to improve transfer performance.
[0082]
A twenty-sixth invention for achieving the above object is the twenty-fifth invention, wherein the urging member is a member that extends radially from an axis disposed at the center for the rotation and is deformable. A transfer device having a linear or planar member coupled to the inner surface of the flexible tubular member.
[0083]
With this, although the flexible tubular member is easily deformed, the arrangement is regulated in the opposite direction to the member to be charged, so that a more controlled minute gap can be easily formed. .
[0084]
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the twenty-fifth aspect, the member for urging has a porous member disposed in the internal space, and the porous member is easily compressed and deformed. This is a transfer device that is a member with little tensile deformation.
[0085]
With such a configuration, a very simple configuration and easy manufacturing can be achieved, and the object can be achieved at lower cost.
[0086]
A twenty-eighth invention for achieving the above object is the twenty-fifth invention, wherein the flexible tubular member has a magnetic body, and the biasing member is a magnetic force generating member disposed in the internal space. It is a transfer device having means.
[0087]
With such a configuration, stable transfer can be performed with a simple configuration.
[0088]
A twenty-ninth aspect of the present invention for achieving the above object is a charging device according to any one of the first to fourteenth aspects, an electrostatic latent image carrier, and a charging device formed on the electrostatic latent image carrier. An image comprising: an exposure unit for forming an electrostatic latent image; and a developing unit for forming a visible image corresponding to the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier. It is a forming device.
[0089]
This makes it possible to obtain stable image formation over a long period of time without a complicated configuration and without performing complicated control.
[0090]
A thirtieth invention for achieving the above object is a transfer device, a charging device, an electrostatic latent image carrier, and the electrostatic latent image carrier according to any one of the fifteenth to twenty-eighth inventions. Exposure means for forming an electrostatic latent image formed thereon, and a developing device for forming a visible image corresponding to the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier And an image forming apparatus comprising:
[0091]
This makes it possible to obtain stable image formation over a long period of time without a complicated configuration and without performing complicated control.
[0092]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Example]
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiment. FIG. 2 is a schematic sectional view showing a preferred example of an image forming apparatus to which the charging device according to the present invention is applied.
[0093]
In FIG. 2,
[0094]
After the
[0095]
The developing
[0096]
The toner image formed on the
[0097]
After the completion of the transfer step, the residual toner on the
[0098]
(Example 1)
Next, the configuration of a first embodiment of the charging device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 3, and 4. FIG. The charging device according to this embodiment is used as the primary charger 82 (the same applies hereinafter).
[0099]
1A and 1B are schematic cross-sectional views when the charging device is cut along a plane perpendicular to the axis of the cylinder. FIG. 1A shows a state of the charger alone, and FIG. 1B shows a state of contacting the
[0100]
In the drawing,
[0101]
[0102]
The inner diameter of the
[0103]
[0104]
As shown in FIGS. 3 and 4, the
[0105]
Then, the
[0106]
The charging device according to this embodiment uses a
[0107]
In the above configuration, the charging device according to this embodiment does not perform charging at the contact portion but charges the photosensitive member through the minute gap by the
[0108]
That is, FIG. 1B shows a state in which the
[0109]
When the
[0110]
Here, as shown in FIG. 1B, a voltage obtained by superimposing a DC voltage of −600 V on an AC voltage of, for example, 1500 to 2000 Vpp (peak-to-peak) and a frequency of 2000 Hz is applied to the
[0111]
According to the charger having the above-described configuration, the portion N of the
[0112]
On the other hand, as is apparent from the above description, the size of the charger of the present invention is determined by the diameter of the
[0113]
Next, when the charging device of this embodiment is used, abnormal charging, which is triggered by abnormal discharge between the charging electrode and the image carrier, damage to the drum, and potential due to ripple components included in the oscillating voltage The result of unevenness will be described.
[0114]
FIG. 5 shows the magnitude of the abnormal charging that is triggered by the abnormal discharge between the charging electrode and the image carrier, compared with the conventional charging roller shown in FIG. 17, and is obtained by numerical simulation.
[0115]
The diameter of the drum is 30 mm, and a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage of -600 V as an applied voltage is used. The roller diameter of the conventional roller was 12 mm, and the roller of the present invention was such that the
[0116]
From this graph, it can be seen that according to the present invention, at an AC voltage of 1600 Vpp, a uniform charging property comparable to 2000 Vpp of a conventional charging roller can be achieved. This is because the discharge distance β and the discharge time of the charging roller of the present invention are long, and it is known that during the long discharge, charging unevenness due to abnormal discharge can be carefully repaired.
[0117]
Next, FIG. 6 shows the distribution of the amount of discharge exposure on the surface of the photosensitive drum when various AC voltages are applied. The drum diameter, the shape of the charging roller, and the voltage conditions are the same as in FIG. 5, and charging is performed from a state in which the charge on the surface of the photoconductor is completely removed. In FIG. 6, the abscissa represents the position on the drum surface by the gap length, which is indicated by changing the sign of the gap length on both sides of the nip. The distribution of the discharge exposure is expressed as a function of only the gap length between the charging roller and the photosensitive drum, and does not depend on the diameter of the charging roller. As a result, the discharge exposure distributions of the conventional roller and the roller of the present invention are the same, as shown in this graph. From this graph, the peak value of the discharge exposure amount is 900 μC / m by reducing the AC voltage from 2000 Vpp to 1600 Vpp. 2 To 300 μC / m 2 It can be seen that it can be reduced to about 1/3.
[0118]
Here, since the deterioration of the photosensitive drum surface due to the discharge is almost proportional to the peak value of the discharge exposure amount, the results of FIG. 5 and FIG. It can be seen that it can be reduced to 3. The present study was also conducted in an experiment in which an actual printout process was performed. As a result, it was found that the charging roller of the present invention can obtain an image of similar image quality with a lower AC voltage than the conventional charging roller. In addition, in the durability test of the same number of sheet passing drums, it was confirmed that the amount of wear of the drum was reduced to about 1/3.
[0119]
Further, under the same conditions as above, the potential unevenness caused by the ripple component included in the vibration voltage when the AC voltage was set to 1800 Vpp was calculated for the conventional roller and the charging roller of the present invention. Was found to be 5% with the charging roller of the present invention. This is due to the fact that the rate of change of the charge amount on the drum surface in the discharge region decreases due to the spread of the discharge region. Similar results have been obtained by experiments.
[0120]
Here, the length of the
[0121]
According to the study by the inventor, when d <0.01D, the curvature of the portion of the
[0122]
On the other hand, when 0.2D <d, it was found that the shape of the portion of the
[0123]
By determining the length of the
[0124]
Further, the thickness of the
[0125]
If there is a pinhole in the photosensitive layer of the
[0126]
Further, since the charger of this configuration charges the photosensitive drum by discharging in a minute gap, there is no problem of conductivity on the surface of the photosensitive drum as in the case of injection charging. Further, since there is no sliding portion, troubles due to frictional heat and the like as described in Patent Document 5 described above do not occur.
[0127]
Further, here, the
[0128]
(Example 2)
Next, the configuration of a second embodiment of the charging device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0129]
In the second embodiment, in particular, the configuration of the cylinder contact member is different from that of the first embodiment. The length in the axial direction is made equal to that of the cylinder member, and a film material is used instead of a wire as a connection part. Accordingly, the portion of the cylinder member made of the flexible cylinder that does not face the photosensitive drum is drawn toward the inside of the cylinder.
[0130]
FIG. 7 is an exploded perspective view of the charging device, and FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along a plane passing through the center line of the cylinder axis in an assembled state.
[0131]
In the figure,
[0132]
[0133]
The inner diameter of the
[0134]
[0135]
As shown in FIGS. 7 and 8, both are fixed to the
[0136]
Then, a charging device is formed by pressing the photosensitive drum with a constant pressure in a rotatable state with the shaft of the charging roller.
[0137]
With the above configuration, schematic cross-sectional views taken along a plane perpendicular to the axis when pressed against the charging roller alone and the photosensitive drum are as shown in FIGS. 1A and 1B, respectively, as in the first embodiment. become.
[0138]
According to the configuration of this embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to provide a low-cost and stable charging device that charges the photosensitive member via the minute gap by the
[0139]
Here, a voltage obtained by superimposing a DC voltage of −600 V on an AC voltage of, for example, 1500 to 2000 Vpp (peak-to-peak) and a frequency of 2000 Hz is applied to the
[0140]
According to the charger of this configuration, as in the first embodiment, the portion of the
[0141]
As is clear from the above description, the size of the charger of the present invention is determined by the diameter of the
[0142]
On the other hand, the difference between the diameters of the
[0143]
In the second embodiment, the uneven charging in the axial direction of the drum can be reduced as compared with the first embodiment. That is, the
[0144]
Regarding the radial length of the
[0145]
In this embodiment, the film has a shape having a surface along the direction of the central axis of the cylinder in the present embodiment, but in consideration of the thickness and rigidity of the film, as shown in FIG. A disk-shaped
[0146]
By making the film into a disk shape, the synchronization between the rotation of the shaft and the rotation of the cylinder is further improved.
[0147]
(Example 3)
FIGS. 9, 10, and 11 show a third embodiment of the present invention. FIG. 9 is a schematic sectional view when the charging device is cut along a plane perpendicular to the axis of the cylinder. FIG. 10 is an exploded perspective view of the charging device, and FIG. 11 is a schematic view of a surface passing through a center line of a cylinder shaft in an assembled state. FIG. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the third embodiment, a conductive shaft is used, and an elastic roller is provided between the plurality of
[0148]
That is, in FIGS. 9, 10, and 11,
[0149]
As shown in FIGS. 10 and 11, a plurality of the
[0150]
Then, the charging device is constituted by pressing the photosensitive drum with a constant pressure while rotating the
[0151]
FIG. 9B shows a state in which the
[0152]
When the
[0153]
Here, a voltage obtained by superimposing a DC voltage on an AC voltage similar to the above embodiment is applied to the
[0154]
According to the present embodiment, since a stable discharge gap α can be formed in the axial direction of the drum, it is possible to provide a charging device with less uneven charging in the axial direction of the
[0155]
Here, when the
[0156]
(Example 4)
Next, the configuration of a fourth embodiment of the charging device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 12, 13, and 14. FIG. FIGS. 12A and 12B are schematic cross-sectional views when the charging roller is cut along a plane perpendicular to the axis of the cylinder. FIG. 12A shows a state of the charger alone, and FIG. 12B shows a state of contacting the photosensitive drum. . FIG. 13 is an exploded perspective view, and FIG. 14 is a schematic cross-sectional view taken along a plane passing through a center line of the assembled roller.
[0157]
In the figure,
[0158]
60 has a characteristic that it is compressed by a small force when a compressive force is applied in the radial direction, and does not extend more than a fixed length, for example, 1.01 to 1.2 times even with a large force against a tensile force. A roller (referred to as a diameter-suppressing roller) composed of a conductive functional material, for example, a cellulose-based conductive sponge obtained by filling cellulose with carbon black, a felt, a buffer material, or the like. A
[0159]
[0160]
As shown in FIGS. 13 and 14, the
[0161]
Then, the charging device is configured by pressing the photosensitive drum with a constant pressure while rotating the
[0162]
The present embodiment is characterized in that a
[0163]
FIG. 12B shows a state in which the
[0164]
Here, a voltage obtained by superimposing a DC voltage on an AC voltage similar to the above embodiment is applied to the
[0165]
At this time, as described above, since the curvature of the
[0166]
As is clear from the above description, the size of the charger of the present invention is determined by the diameter of the
[0167]
Further, according to the present embodiment, the charging roller is constituted by the three members of the
[0168]
Here, the difference between the present invention and the conventional charging roller described with reference to FIG. 17 will be clarified.
[0169]
First, the conventional charging roller shown in FIG. 17 obtains a contact pressure against the
[0170]
First, the
[0171]
Further, as described in the related art, there is a conventional charging roller whose surface is covered with several layers different from the elastic member. However, the surface layer is provided for adjusting the resistance and permittivity of the roller, and has a poor shape restoring force as an elastic body against deformation in an out-of-plane direction. It takes time to recover. On the other hand, in the charging roller presented here, the surface is constituted by another member called a cylinder member, which is excellent in shape resilience (elasticity) against out-of-plane deformation, and is excellent in out-of-plane deformation. They are elastically deformed and recover their shapes instantly, and they are completely different.
[0172]
(Example 5)
Next, the configuration of a fifth embodiment of the charging device according to the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is characterized in that a magnet is used as a suction means for drawing a portion of a cylinder member made of a flexible cylinder that does not face the photosensitive drum in a direction toward the inside of the cylinder, and this is performed by magnetic attraction. 15A and 15B are schematic cross-sectional views when the charger is cut along a plane perpendicular to the axis of the cylinder. FIG. 15A shows a state of the charger alone, and FIG. 15B shows a state in which the charger is in contact with the photosensitive drum. FIG.
[0173]
In the figure,
[0174]
Then, the charging device is configured by pressing the charging device against the photosensitive drum with a constant pressure.
[0175]
That is, as shown in FIG. 15B, the side of the
[0176]
When the
[0177]
Here, a voltage obtained by superimposing a DC voltage on an AC voltage similar to the above embodiment is applied to the
[0178]
As described above, the minute gap α between the
[0179]
(Example 6)
Next, the configuration of a sixth embodiment of the charging device according to the present invention will be described with reference to FIG. The sixth embodiment is characterized in that a hard elastic member is disposed between the
[0180]
In the figure, the same parts as those in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0181]
Then, the charging device is constituted by pressing the photosensitive drum with a constant pressure while rotating the
[0182]
FIG. 16B shows a state in which the
[0183]
When the
[0184]
Since a stable discharge gap can be formed in the axial direction of the drum in this manner, a charging device with less uneven charging in the axial direction of the
[0185]
Here, the outer diameter of the
[0186]
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiment described in the above embodiment, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and combined within the scope of the present invention.
[0187]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, instead of charging at the contact portion, the electrostatic latent image carrier is charged through the minute gap by the cylinder member made of a flexible material. A charging method, a charging device, a transfer device, and a charging method, which are relatively inexpensive, are relatively easy to manufacture, are relatively inexpensive, have less damage to the image carrier, have less charging unevenness, and do not cause problems such as generation of heat. An image forming apparatus can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a charging roller according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an embodiment of an image forming apparatus to which the charging device according to the present invention is applied.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the charging roller shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the charging roller shown in FIG. 1 in an assembled state.
FIG. 5 is a graph showing the voltage dependence of abnormal charging caused by abnormal discharge of the charging device according to the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a discharge exposure amount on a photosensitive drum surface of the charging device according to the present invention.
FIG. 7 is an exploded perspective view of a charging roller according to
8 is a schematic cross-sectional view of the charging roller shown in FIG. 7 in an assembled state.
FIG. 9 is a schematic sectional view of a charging roller according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 10 is an exploded perspective view of the charging roller shown in FIG.
11 is a schematic sectional view of the charging roller shown in FIG. 9 in an assembled state.
FIG. 12 is a schematic sectional view of a charging roller according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 13 is an exploded perspective view of the charging roller shown in FIG.
14 is a schematic cross-sectional view of the charging roller shown in FIG. 12 in an assembled state.
FIG. 15 is a schematic sectional view of a charging roller according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 16 is a schematic sectional view of a charging roller according to
FIG. 17 is a schematic sectional view of a conventional charging roller.
FIG. 18 is a perspective view of another configuration example of the cylinder contact member of the charging roller according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1.2: shaft, 6: high-voltage AC power supply, 8: DC power supply, 14.64: elastic roller, 16: cylinder member, 19/44: electrode, 18.28: cylinder contact member, 26: conductor wire, 40 : Permanent magnet, 42: non-magnetic cylindrical member, 60: diameter suppressing roller, 81: photosensitive drum
Claims (30)
面外からの力に対して弾性をもつ可撓性材料からなるシリンダー部材と、
該シリンダー部材の内部に位置し、シリンダー部材の静電潜像担持体と対向しない部分にシリンダー部材の内部の方向に引き寄せる力を印加する吸引手段と、から構成され、当該吸引手段に力を作用させることにより、前記シリンダー部材を静電潜像担持体に当接させるとともに、静電潜像担持体に近い曲率に変形させることで、放電が発生するシリンダー部材と静電潜像担持体との微小間隙の長さを長くしたことを特徴とする帯電装置。A charging device that charges the electrostatic latent image carrier using a cylinder member as a charging electrode,
A cylinder member made of a flexible material having elasticity against an out-of-plane force;
Suction means for applying a force to draw in the direction of the inside of the cylinder member to a portion of the cylinder member that does not face the electrostatic latent image carrier, and applies a force to the suction means. By causing the cylinder member to contact the electrostatic latent image carrier and deforming it to a curvature close to that of the electrostatic latent image carrier, a discharge occurs between the cylinder member and the electrostatic latent image carrier. A charging device characterized in that the length of the minute gap is increased.
面外からの力に対して弾性をもつ可撓性材料からなるシリンダー部材と、
該シリンダー部材の内部に位置し、シリンダー部材の静電潜像担持体と対向しない部分にシリンダー部材の内部の方向に引き寄せる力を印加する吸引手段と、
から構成され、当該吸引手段に力を作用させることにより、前記静電潜像担持体に当接させるとともに、シリンダー部材を静電潜像担持体に近い曲率に変形させることで、放電が発生するシリンダー部材と静電潜像担持体との微小間隙の長さを長くしたことを特徴とする転写装置。A transfer device that transfers the toner held on the electrostatic latent image carrier using a cylinder member as a charging electrode,
A cylinder member made of a flexible material having elasticity against an out-of-plane force;
A suction unit that is located inside the cylinder member and applies a force to draw in a direction inside the cylinder member to a portion of the cylinder member that does not face the electrostatic latent image carrier;
Discharge is generated by applying a force to the suction means so as to make contact with the electrostatic latent image carrier and deforming the cylinder member to a curvature close to the electrostatic latent image carrier. A transfer device wherein a length of a minute gap between a cylinder member and an electrostatic latent image carrier is increased.
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2003
- 2003-05-01 JP JP2003126306A patent/JP4378105B2/en not_active Expired - Lifetime
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