JP2006064953A - 汚れ防止部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 帯電ローラの表面における汚れムラを低減する汚れ防止部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 汚れ防止シート２１は、シート状であり、汚れ防止シート２１の帯電ローラ接触面の十点平均粗さＲｚｊｉｓでの粗さは、帯電ローラ２の表面よりも大きい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、帯電ローラの汚れを防止する汚れ防止部材、これを備える帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関し、帯電ローラは特に電子写真感光体用の帯電に用いられるものである。

電子写真複写機やレーザビームプリンタ等のように、電子写真方式を用いて像担持体の表面にトナー画像を作成し、そのトナー画像をシートに転写する画像形成装置においては、像担持体として電子写真感光体である感光体ドラムが用いられている。

そして、感光体ドラムに対して帯電ローラ等の帯電部材を接触させて配置し、帯電部材からの放電により感光体ドラムの表面を均一に帯電させるようにしている。

帯電部材を用いた画像形成装置としては、例えば、特許文献１に開示された装置が知られている。

この特許文献１に開示された画像形成装置では、感光体ドラムの周囲に現像装置とクリーニング装置及び画像書き込み部等を配置し、さらに、感光体ドラムに一様な帯電を行うための接触帯電部材と、シートにトナー画像を転写するための転写ローラ等を配置している。

また、特許文献１に開示された画像形成装置では、感光体ドラムを帯電させる位置に帯電ローラを配置しており、帯電ローラの両側の軸に配置したスプリング等を用いて、帯電ローラを所定の押圧力で感光体ドラムに接触させ、感光体ドラムの回転に追従させて回転しながら感光体ドラムの表面を帯電させるような動作を行う機構を構成している。

そして、帯電ローラに対して、予め設定された直流電圧Ｖｄｃと、被帯電体の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧Ｖｐｐを有する交流電圧Ｖａｃとを重畳し、電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃを帯電ローラの軸部材を通して印加することで、感光体ドラムに対する帯電を行わせるようにする。

もしくは、特許文献２に記載される画像形成装置のように、帯電ローラに対して、予め設定された直流電圧Ｖｄｃのみを印加し、交流電圧Ｖａｃを重畳しない、直流帯電方式を用いてもよい。

このように、帯電ローラを用いて感光体ドラムの表面を帯電させることにより、感光体ドラムに対する一様な帯電を行うことができ、その後の工程で、画像情報の光を走査することにより、静電潜像を良好な状態で形成することができる。

ところが、前述の帯電ローラは、感光体ドラムに押圧されるものであるために、クリーニング装置により除去できなかったトナー、シートから生じる紙粉や充填材等あるいは放電生成物が、帯電ローラ表面に付着して帯電ローラ表面が汚れたりするという問題がある。また、接触帯電部材の表面に前述したような汚れが付着すると、感光体ドラムの全面または部分的に帯電不良を発生させるので、画像形成する画質に大きな影響を与える原因となる。

そこで、帯電ローラの表面の汚れを防止するために、従来は、スポンジ等の部材を帯電
ローラの表面に押圧して設け、帯電ローラに付着したトナー等の汚れ成分を拭き取ることができるように構成している。

特許文献３では、帯電ローラの汚れ防止のための手段として樹脂製の汚れ防止シートを用い、汚れ防止シート表面に線状の溝部を設けることにより、帯電ローラ上のトナー、外添剤等の汚れが印字パターンによらず均一化され、さらに汚れが摺擦されてローラ表面に対する付着力が軽減される。このため、汚れは摺擦後に帯電ローラから感光体ドラムのような被帯電体に戻されて、帯電ローラ上の汚れが増大しない。

また、汚れ防止シート表面に線状の溝の方向を帯電ローラの回転方向とほぼ同方向にすることで、帯電ローラ上に付着した汚れが帯電ローラと汚れ防止シートとの当接部を擦りやすくし、当接部に付着物が介在するのを防止して、汚れが滞留した介在部を無くし、介在部と他の部分で汚れ防止能力に差が生じるのを低減し、帯電ローラの汚れムラを防止するようにしている。

特許文献２では、帯電ローラの汚れ防止部材として、トナーに対して帯電系列が異なる絶縁材料を電荷付与部材として有している。すなわち、帯電ローラ上の汚染物は、帯電ローラと電荷付与部材との摺擦による摩擦帯電によって電荷を付与される。特許文献２では、摩擦帯電によって電荷を付与され負極性に帯電した汚染物が、帯電ローラの表面電位（−１３００Ｖ）と感光体ドラムの表面電位（−７００Ｖ）との電位差（６００Ｖ）により静電気的に感光体ドラムに移動する。

さらに、特許文献２では、汚れ防止部材を帯電ローラの軸方向に往復運動させることにより、ローラ軸方向に対しては、汚れ防止部材の表面の凹凸と往復運動とによる摩擦性を高めることで汚れ防止能力を向上させ、ローラ回転方向に対しては、微小の溝に沿って汚れがすりぬけやすくし、汚れ防止部材を長期使用した場合においても、良好な汚れ防止性能を維持でき、帯電ローラの汚れムラによる画像不良を防止することができるようにしている。
特開平３−１０１７６８号公報 特開平１０−２１３９４５号公報 特開平１１−２４９３９２号公報

近年、これまでよりもますます長寿命で画像品質の高い画像形成装置が求められるようになっているため、帯電ローラの汚れムラを更に低減することが望まれている。また、低コスト化を図るために、帯電ローラに対して、予め設定された直流電圧Ｖｄｃのみを印加し、交流電圧Ｖａｃを重畳しない、直流帯電方式を用いることが要求されている。この直流帯電方式の場合においては、帯電ローラの汚れが画像に影響しやすいため、更なる帯電ローラの汚れへの対策が望まれている。

さらに、帯電ローラの表面が所定の大きさの凹凸を持つ場合には、凹凸の凹部に汚れが堆積しやすく、凹凸の形状によっては従来の汚れ防止部材では汚れ防止が不十分となることがあった。

本発明の目的は、帯電ローラの表面における汚れムラを低減する汚れ防止部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。

また、他の目的は、帯電ローラの表面の汚れ方を均一にすることで、帯電ローラが均一な帯電を行える汚れ防止部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供
することである。

上記目的を達成するために本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
汚れ防止部材は、シート状であり、汚れ防止部材の帯電ローラ接触面の十点平均粗さＲｚｊｉｓでの粗さは、帯電ローラの表面よりも大きいことを特徴とする。また、この汚れ防止部材を有する帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置をも本発明に包含する。

本発明は、汚れ防止部材の帯電ローラ接触面に帯電ローラの表面よりも大きな凹凸を付けることになり、帯電ローラの表面の凹部の付着物を確実に摺擦することが可能となり、帯電ローラの表面上のトナー、外添剤等の汚れが印字パターンによらず均一化される。したがって、帯電ローラの表面の汚れ方が均一になるので、帯電ローラが均一な帯電を行える。

また、汚れ防止部材の帯電ローラ接触面の凹凸により、帯電ローラの表面の汚れが摺擦されて帯電ローラの表面に対する付着力が軽減され、その後汚れは感光体ドラムのような被帯電体に戻されるので、帯電ローラと汚れ防止部材との当接部に付着物が介在するのを防止することができる。したがって、帯電ローラと汚れ防止部材との当接部において汚れが滞留する介在部を無くすことができ、介在部と他の部分で汚れ防止能力に差が生じるのを低減できるので、帯電ローラの汚れムラを低減することができる。

以下に図面を参照して、この発明の最良な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、レーザビームプリンタや電子写真複写機を構成するプロセスカートリッジの構成を示しているもので、被帯電体である像担持体としての感光体ドラム１、現像装置４、クリーニング装置５、帯電ローラ２を１つのユニットとして画像形成装置に着脱可能として、画像形成装置の画像形成と転写の一部を行う機構を構成している。

このプロセスカートリッジの周りには、シートＰを供給する供給部、画像形成対象となる画像情報を感光体ドラム１に照射する画像書き込み部、プロセスカートリッジで形成された感光体ドラム１上のトナー画像をシートＰに転写する転写ローラ９、トナー画像が転写されたシートＰを加熱・加圧してトナーを溶融定着する定着装置、定着後のシートＰを排出する排出部等が配置され、画像形成装置が構成される。なお、画像形成装置の全体構成は従来公知であるので、ここでは説明を割愛する。

プロセスカートリッジにおいて、感光体ドラム１の周囲に配置する現像装置４は、感光体ドラムに対応する位置に現像ローラ４１を配置して、現像ローラ４１の表面に担持するトナーを感光体ドラム１上で現像させて、トナー画像を形成する。トナーは負極帯電性トナーを用いている。

また、クリーニング装置５では、感光体ドラム１の表面に接するブレード５１を設けて、画像転写後に残留するトナーを掻き取るようにする。

そして、帯電ローラ２により感光体ドラム１表面を一様に帯電させた後で、画像情報を
画像書き込み部（図示略）にレーザ光により書き込んで静電潜像を形成し、その静電潜像に対して現像装置４からトナーを供給してトナー画像として可視像化し、画像転写位置で、供給部（図示略）から搬送されてくる転写材としてのシートＰの裏面への転写ローラ９の帯電によりトナー画像を感光体ドラム１からシートＰに転写させる。

転写ローラ９には、高電圧を印加する電源（図示略）を配置し、転写ローラ９からのシートＰへの帯電により感光体ドラム１に形成したトナー画像をシートＰに転写させるようにする。

転写後、シートＰは定着装置（図示略）に搬送され、トナーがシートＰに定着され、定着後のシートＰは排出部（図示略）に排出されることとなる。

ここで、図１に示すプロセスカートリッジにおいて、感光体ドラム１に対して帯電させるための帯電ローラ２は、従来から使用されているものと同様に、感光体ドラム１の画像形成領域全体に対応させ、回転軸の方向に長いものとして構成されている。そして、帯電ローラ２を両側の軸に配置したスプリング等の付勢手段（図示略）を用いて、感光体ドラム１に対して所定の押圧力で接触させられ、感光体ドラム１の回転に追従させて回転しながら感光体ドラム１の表面を帯電させるものである。

帯電ローラ２は、鉄やステンレス等の材料で構成した軸部材の周囲に弾性体を一体に所定の厚さで設けてある。弾性体はカーボン等を分散したＥＰＤＭゴム等の導電性の材料で構成されている。

そして、帯電ローラ２に対しては、電源装置から、予め設定された直流電圧Ｖｄｃを、軸部材を通して印加することで、感光体ドラム１に対する帯電を行わせる。なお、帯電ローラ２に対して、予め設定された直流電圧Ｖｄｃのみを印加し、交流電圧を重畳しない、直流帯電方式を用いるのは、低コスト化を図るためである。本実施の形態においては、帯電ローラ２に対して直流電圧Ｖｄｃ＝−１３００Ｖを印加して、感光体ドラム１の表面電位を−７００Ｖに帯電している。

また、図１に示す帯電ローラ２に対して、感光体ドラム１に接しない部分に汚れ防止部材としての汚れ防止シート２１を配置し、帯電ローラ２の表面の汚れを除去する構成としている。帯電ローラ２及び汚れ防止シート２１が合わさり帯電装置を構成する。

図１における帯電ローラ２と汚れ防止シート２１との当接部の断面を図２で示す。帯電ローラ２に対して、シート支持部２２に取り付けられた汚れ防止シート２１を圧して、帯電ローラ２の表面に汚れが付着するのを防止する作用を行わせるようにするものである。汚れ防止シート２１としては、有機樹脂系等のシートや紙や布なども用いることができる。本実施の形態では汚れ防止シート２１としてシート厚５０μｍのポリイミドを主成分とする樹脂フィルムを用いており、ローラ回転方向での帯電ローラ２と汚れ防止シート２１との接触幅は約１．０ｍｍとした。

また、上記ポリイミドを主成分とする樹脂フィルムの汚れ防止シート２１は、本実施の形態で用いたトナーに対して帯電系列が異なり、トナーに負極性電荷を付与する。このため、帯電ローラ２上のトナーは、帯電ローラ２と汚れ防止シート２１との摺擦による摩擦帯電によって電荷を付与され負極性に帯電し、帯電ローラ２の印加電圧（−１３００Ｖ）と感光体ドラム１の表面電位（−７００Ｖ）との電位差（６００Ｖ）により静電気的に感光体ドラム１に戻されやすいように構成されている。

汚れ防止シート２１の帯電ローラ２に接触する表面（帯電ローラ接触面）は、研磨紙や
研磨剤、グライダー等の切削加工やサンドブラスト加工によって、おおよそ一様に多数の微小な凹凸が設けてある（粗し処理）。凹凸の形成は上記のような機械的な切削により、微小な溝を掘る方法の他にも、有機樹脂に微小な斑点状のマスキングをし、溶剤により樹脂を溶かして凹凸を形成する方法や、同様のマスキングの後、真空蒸着による蒸着物の積層により微小の山部を形成し、相対的に溝部を形成する方法、微粒子を分散させる方法もある。

本実施の形態においては、さらに汚れ防止シート２１の表面の粗し処理が、その粗し深さが帯電ローラ２の表層の凹凸の粗し深さより深いことによって、帯電ローラ２の凹部に付着する汚れに対して十分に接触することが可能となり、汚れ防止能力が向上するようにしている。具体的には、汚れ防止シート２１の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓでの粗さが帯電ローラ２の表面の十点平均粗さでの粗さよりも大きくなるように、汚れ防止シート２１の表面を処理してある。

帯電ローラ２の表面の粗さと汚れ防止シート２１の表面の粗さの関係の模式図を図３に示す。図３において、汚れ防止シート２１の表面の十点平均粗さＡが、帯電ローラ２の表面の粗さＢより大きいため、帯電ローラ２の表面の凹部に付着した汚れに対しても汚れ防止シート２１の凸部が入り込むことができ、摺擦が帯電ローラ２の表面全体に行き届く効果があることがわかる。

本実施の形態においては、帯電ローラ２の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓが５μｍ程度であるのに対して、汚れ防止シート２１の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓが１０μｍ程度となる粗し処理を施した。なお、粗しの測定には小坂研究所製小型表面粗さ測定器ＳＥ−３４００を用いた。

なお、粗しの深さは汚れ防止シート２１の強度を保つために、汚れ防止シート２１の厚さの半分以下であることが望ましい。また、汚れ防止シート２１の十点平均粗さＲｚｊｉｓが２０μｍを超える大きさになると、汚れ防止シート２１の表面の凹凸の凹部にトナーの成分や紙粉などの汚れ物質が蓄積固化して、滞留しやすく、汚れ防止シート２１側の汚れが介在する部分と他の部分との汚れ防止能力の差によって汚れムラ生じることがあるため、汚れ防止シート２１の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓは２０μｍ以下にすることが望ましい。

このような微小の凹凸を有するシートを汚れ防止シート２１として所定の大きさで切断した後、この一端をシート支持部２２に両面テープで接着する。さらに、汚れ防止シート２１の自由端が固定端よりも帯電ローラ２の回転方向下流で、自由端から当接部までの距離が２．０ｍｍ以上になるような位置に設定するのが良く、帯電ローラ２に汚れ防止シート２１を押圧する構成にした。

上記のような汚れ防止シート２１では、粗さが帯電ローラ２の表面よりも大きいため帯電ローラ２表面の凹部の汚れ防止能力不足によって生じる汚れが防止できる。また、汚れ防止シート２１の表面の粗さを帯電ローラ２よりも大きすぎないようにすることで、帯電ローラ２の回転によって運ばれるローラ表面の汚れは汚れ防止シート２１と当接しやすく、また汚れ防止シート２１に滞留した汚れは、帯電ローラ２表面と当接しやすく、従ってローラ表面、あるいはシート表面に対する付着力が軽減される機会が増え、感光体ドラム１のような被帯電体に戻されやすくなるため、汚れが帯電ローラ２と汚れ防止シート２１との当接部からローラ回転方向下流に排出しやすい。したがって、汚れが滞留しづらく、汚れが介在する部分と他の部分との汚れ防止能力の差によって生じる、汚れ防止ムラを防止することができる。

また、汚れが帯電ローラ２上あるいは汚れ防止シート２１上に滞留しにくくするためには、帯電ローラ２上のある点が回転に伴って汚れ防止シート２１との当接幅内を摺擦しながら通過する際に、汚れ防止シート２１の凹部と凸部の両方を通過することが望ましい。これにより、帯電ローラ２の凸部と汚れ防止シート２１の凹部、あるいは帯電ローラ２の凹部と汚れ防止シート２１の凸部が当接することができ、したがって、ローラ表面あるいはシート表面に対する付着力が軽減される機会が増え、感光体ドラム１のような被帯電体に戻されやすくなるため、汚れが当接部からローラ回転方向下流に排出しやすく、汚れが滞留しにくくなる。

さらに、この当接機会が多いことが望ましく、汚れ防止シート２１の凹凸の頻度が、帯電ローラ２の表面の凹凸頻度よりも多くすることで、より汚れ防止シート２１表面と帯電ローラ２との当接機会が増え、さらに汚れ防止能力を高めることが可能である。

本実施の形態においては、帯電ローラ２表面上の任意の方向にひいた直線における凹凸の平均間隔ＲＳｍ（JIS規格）が５０μｍ程度であるのに対して、汚れ防止シート２１表面上の任意の方向に引いた直線における凹凸の平均間隔ＲＳｍ値が３０μｍ程度となるようにしている。なお、測定には小坂研究所製小型表面粗さ測定器ＳＥ−３４００を用いた。

これにより、帯電ローラ２と汚れ防止シート２１との当接部に滞留した汚れが、帯電ローラ２の回転に伴って摺擦される機会が増え、したがってローラ表面あるいはシート表面に対する付着力が軽減される機会が増え、感光体ドラム１のような被帯電体に戻されやすくなったため、汚れが当接部からローラ回転方向下流に排出しやすくなり、汚れの滞留を防ぐことができる。

以上の構成の汚れ防止シート２１の自由端から当接部までの距離が５．０ｍｍになるような位置に設定し、汚れ防止作用を確認したところ、５００００枚の印刷を行っても、汚れムラによる画像不良は生じることがなかった。この結果、特許文献３に記載される汚れ防止部材を帯電ローラの軸方向に往復運動させる機構を用いなくても十分な汚れ防止効果が得られ、部品点数を削減でき、装置の小型化、低コスト化が図れた。

なお、本発明の汚れ防止部材においては、実施の形態に示した構成とは別に、同様な作用を行う他の部材を用いることが可能であり、帯電ローラ表面の被覆部材の材質等に対応させて、ポリイミドの他に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ＰＴＦＥなどの任意のシート材を使用することができる。フィルム膜厚、フィルム当接幅に関してはそれぞれ、１０〜１０００μｍ、０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲が好ましい。また、本実施の形態で用いた直流帯電方式だけでなく、直流電圧に交流電圧を重畳した交流帯電方式を用いることも可能である。

プロセスカートリッジの構成を示す説明図。 帯電ローラと汚れ防止シートとを示す説明図。 帯電ローラ表面と汚れ防止シート表面との関係を示す拡大図。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
４ 現像装置
５ クリーニング装置
９ 転写ローラ
２１ 汚れ防止シート
２２ シート支持部
４１ 現像ローラ
５１ ブレード

Claims (11)

1. 帯電ローラの汚れを防止するために前記帯電ローラに接触可能な汚れ防止部材において、
   前記汚れ防止部材は、シート状であり、前記汚れ防止部材の前記帯電ローラ接触面の十点平均粗さＲｚｊｉｓでの粗さは、前記帯電ローラの表面よりも大きいことを特徴とする汚れ防止部材。
2. 前記汚れ防止部材の前記帯電ローラ接触面の十点平均粗さＲｚｊｉｓでの粗さは、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の汚れ防止部材。
3. 被帯電体を帯電するために前記被帯電体に接触可能である帯電ローラと、
   前記帯電ローラの汚れを防止するために前記帯電ローラに接触可能な汚れ防止部材と、を有する帯電装置において、
   前記汚れ防止部材は、シート状であり、前記汚れ防止部材の前記帯電ローラ接触面の十点平均粗さＲｚｊｉｓでの粗さは、前記帯電ローラの表面よりも大きいことを特徴とする帯電装置。
4. 前記汚れ防止部材の前記帯電ローラ接触面の十点平均粗さＲｚｊｉｓでの粗さは、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
5. 前記帯電ローラが前記被帯電体を帯電する際の前記帯電ローラに印加される電圧が、直流成分だけであることを特徴とする請求項３又は４に記載の帯電装置。
6. 画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、像を担持する像担持体と、
   前記像担持体を帯電するために前記像担持体に接触可能である帯電ローラと、
   前記帯電ローラの汚れを防止するために前記帯電ローラに接触可能な汚れ防止部材と、を有するプロセスカートリッジにおいて、
   前記汚れ防止部材は、シート状であり、前記汚れ防止部材の前記帯電ローラ接触面の十点平均粗さＲｚｊｉｓでの粗さは、前記帯電ローラの表面よりも大きいことを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 前記汚れ防止部材の前記帯電ローラ接触面の十点平均粗さＲｚｊｉｓでの粗さは、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載のプロセスカートリッジ。
8. 前記帯電ローラが前記像坦持体を帯電する際の前記帯電ローラに印加される電圧が、直流成分だけであることを特徴とする請求項６又は７に記載のプロセスカートリッジ。
9. 請求項１又は２に記載の汚れ防止部材を、帯電ローラの汚れを防止するために備えることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項３、４又は５に記載の帯電装置を、被帯電体である像担持体を帯電するために備えることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項６、７又は８に記載のプロセスカートリッジを、シートに画像を形成するために備えることを特徴とする画像形成装置。

Images