JP2007079380A - Charging member evaluation method, charging member, charging device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被帯電部材を帯電させるローラ状の帯電部材の評価方法に関するものである。また、被帯電部材を帯電させるローラ状の帯電部材、帯電装置および画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a method for evaluating a roller-shaped charging member that charges a member to be charged. The present invention also relates to a roller-shaped charging member for charging a member to be charged, a charging device, and an image forming apparatus.
従来、帯電装置によって一様帯電せしめた潜像担持体に、光書込等によって潜像を形成した後、その潜像に画像形成物質であるトナーを付着させて可視像を得る画像形成装置が広く知られている。また、この種の画像形成装置に搭載される帯電装置として、電源から帯電バイアスが印加される帯電部材たる帯電ローラを像担持体に接触させながら回転させることで、像担持体を一様帯電せしめるローラ接触方式のものが知られている。また、帯電ローラにおける導電性ゴム層等の放電部と、像担持体との間に所定の帯電ギャップを維持しつつ、その放電部からの放電によって像担持体を一様帯電せしめるローラ非接触方式のものも知られている。ローラ非接触方式のものは、ローラ接触方式のものに比べて、像担持体から帯電ローラへのトナーの転移が少ないことに起因してトナーをローラ表面に固着させ難いことから、帯電性能を安定して維持することができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus that forms a latent image on a latent image carrier uniformly charged by a charging device by optical writing or the like, and then attaches toner as an image forming material to the latent image to obtain a visible image. Is widely known. Further, as a charging device mounted on this type of image forming apparatus, a charging roller, which is a charging member to which a charging bias is applied from a power source, is rotated while being in contact with the image carrier to uniformly charge the image carrier. A roller contact type is known. Also, a non-contact roller system that uniformly charges the image carrier by the discharge from the discharge part while maintaining a predetermined charging gap between the discharge part such as a conductive rubber layer in the charging roller and the image carrier. Are also known. The roller non-contact type is more stable than the roller contact type because the transfer of toner from the image carrier to the charging roller is less and it is difficult to fix the toner to the roller surface. Can be maintained.
像担持体表面に何らかの衝撃が加わったり、帯電領域に異物が進入するなどによって感像担持体表面の一点に放電が集中したりして、像担持体表面の微小な穴(以下、ピンホール)が生じる場合がある。像担持体表面にピンホールなどの欠陥部があると、この欠陥部が帯電ローラを通過するときに、この欠陥部に過電流が流れ込む。このとき、帯電ローラが金属などの低抵抗で導電性が高く電流の流れ易い材質で構成されていると、大電流が欠陥部に流れ込む。このとき、帯電部材に帯電バイアスを印加する電源に電源保護のためのリミットが設けられていると、このリミットが働いて、電圧が降下してしまう。また、リミットを設けていなくても、電源容量が不足して電圧が降下してしまう。このような電圧降下が起こると、像担持体表面を十分に帯電させることができなくなってしまう。その結果、像担持体の欠陥部が帯電ローラを通過してから、電圧が回復するまでの間、像担持体地肌部の電位が低くなり、この地肌部にもトナーが付着してしまい、主走査線方向に延びる帯状の異常画像が生じてしまう。また、帯電ローラおよび像担持体に大電流が流れる結果、像担持体や帯電ローラが破損してしまう問題もあった。 A small hole (hereinafter referred to as pinhole) on the surface of the image carrier due to some impact applied to the surface of the image carrier or discharge concentrated on one point on the surface of the image carrier due to foreign matter entering the charged area. May occur. If there is a defect such as a pinhole on the surface of the image carrier, overcurrent flows into the defect when the defect passes through the charging roller. At this time, if the charging roller is made of a material such as a metal having a low resistance, high conductivity, and easy current flow, a large current flows into the defective portion. At this time, if the power supply for applying the charging bias to the charging member is provided with a limit for protecting the power supply, this limit works and the voltage drops. Even if no limit is provided, the power supply capacity is insufficient and the voltage drops. When such a voltage drop occurs, the surface of the image carrier cannot be sufficiently charged. As a result, the potential of the image carrier background becomes low after the defective portion of the image carrier passes through the charging roller until the voltage recovers, and the toner adheres to this background as well. A band-like abnormal image extending in the scanning line direction is generated. Further, as a result of a large current flowing through the charging roller and the image carrier, there is a problem that the image carrier and the charging roller are damaged.
特許文献1乃至4には、導電性の金属に芯金上に体積抵抗率が106〜109[Ωcm]の抵抗層を設けた帯電ローラが記載されている。このように、帯電ローラに抵抗層を設ければ、電流が流れ難くなり、欠陥部が帯電ローラを通過するときに、この欠陥部に電源のリミットが働くほどの過剰な電流が流れてしまうのを抑制することができる。その結果、電圧が降下することがなく、帯状の異常画像が生じるのを抑制することができる。また、帯電ローラおよび感光体に大電流が流れないので、感光体や帯電ローラの破損を抑制することができる。
帯電ローラの一部分の体積抵抗率や、抵抗層の材料の体積抵抗率を測定して、帯電ローラの体積抵抗率が106〜109[Ωcm]であれば、良品と評価して、画像形成装置に取り付けることが考えられる。しかしながら、製法などによっては、帯電ローラを軸方向断面で見たとき円周の各部分で電流の流れ易さが異なり、極端に流れ易い部分が存在する場合がある。従って、帯電ローラの一部分の体積抵抗率や、抵抗層の材料の体積抵抗率を測定しただけでは、帯電ローラに極端に電流が流れ易い部分が存在するか否かがわからない。
そこで、帯電ローラを軸方向断面で見たとき円周の各部分の体積抵抗率を測定して、円周の各部分の帯電ローラの体積抵抗率が106〜109[Ωcm]であれば、良品と評価するように試みた。しかし、円周の各部分の帯電ローラの体積抵抗率が106〜109[Ωcm]であっても、像担持体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまう場合があった。これは、帯電ローラの製法や材質などによっては、帯電ローラ固有の電気容量Cが異なり、同じ体積抵抗率であっても、像担持体への電流の流れ易さが異なってしまうためだと考えられる。すなわち、電気容量CはC=Q(電荷)/V(電圧)と表すことができるので、帯電ローラに流れる電流は、I=C×(dV/dt)と表すことができるからである。
When the volume resistivity of a part of the charging roller and the volume resistivity of the material of the resistance layer are measured and the volume resistivity of the charging roller is 10 6 to 10 9 [Ωcm], it is evaluated as a good product and image formation is performed. It is possible to attach it to the device. However, depending on the manufacturing method and the like, when the charging roller is viewed in the cross section in the axial direction, the flow of current differs in each part of the circumference, and there may be a part that flows extremely easily. Therefore, only by measuring the volume resistivity of a part of the charging roller or the volume resistivity of the material of the resistance layer, it cannot be determined whether or not there is a portion where the current easily flows in the charging roller.
Therefore, when the charging roller is viewed in an axial cross section, the volume resistivity of each part of the circumference is measured, and if the volume resistivity of the charging roller in each part of the circumference is 10 6 to 10 9 [Ωcm]. I tried to rate it as good. However, even if the volume resistivity of the charging roller in each part of the circumference is 10 6 to 10 9 [Ωcm], an excessive current may flow to the defective part of the image carrier so that the power source limit acts. there were. This is because the electric capacity C inherent to the charging roller differs depending on the manufacturing method and material of the charging roller, and the ease of current flow to the image carrier varies even with the same volume resistivity. It is done. That is, since the electric capacity C can be expressed as C = Q (charge) / V (voltage), the current flowing through the charging roller can be expressed as I = C × (dV / dt).
帯電ローラの体積抵抗率の測定は、帯電ローラと金属電極とを接触させ、帯電ローラを停止させた状態で、帯電部材の電圧の印加する部分と金属電極と接触部分とを結んだ電流が流れる部分に長い時間電流を流してから、電流値に基づいて体積抵抗値を求める。すなわち、長時間電流を流し、電気容量分の電荷を溜め、帯電ローラの電気容量成分の影響をなくしてから、体積抵抗率を測定するのである。このため、体積抵抗率を測定する方法では、電気容量成分の影響を含んだ帯電ローラの電流の流れ易さを見ることができない。よって、円周の各部分の帯電ローラの体積抵抗率が106〜109[Ωcm]の帯電ローラを装置に取り付けても、像担持体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまい、上述の帯状の異常画像や、像担持体、帯電ローラの破損が生じてしまう。 The volume resistivity of the charging roller is measured by contacting the charging roller and the metal electrode, and with the charging roller stopped, a current that connects the voltage application portion of the charging member to the contact portion of the metal electrode flows. After passing a current through the part for a long time, the volume resistance value is obtained based on the current value. In other words, the volume resistivity is measured after flowing a current for a long time, accumulating charges corresponding to the electric capacity, and eliminating the influence of the electric capacity component of the charging roller. For this reason, in the method of measuring the volume resistivity, it is impossible to see the ease of current flow of the charging roller including the influence of the capacitance component. Therefore, even if a charging roller having a volume resistivity of 10 6 to 10 9 [Ωcm] is attached to the apparatus in each part of the circumference, an excessive current is applied so that a power source limit acts on a defective portion of the image carrier. As a result, the above-described belt-like abnormal image, the image carrier, and the charging roller are damaged.
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、被帯電部材の欠陥部があっても、欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことない帯電部材であるか否かを正確に評価することができる帯電部材評価方法を提供することである。また、被帯電部材の欠陥部があっても、欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことない帯電部材、帯電装置、画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the purpose of the present invention is to prevent an excessive current from flowing so that a power source limit acts on the defective portion even if the charged member has a defective portion. It is an object to provide a charging member evaluation method capable of accurately evaluating whether or not a charging member is used. Another object of the present invention is to provide a charging member, a charging device, and an image forming apparatus in which an excessive current does not flow so that a power source limit is applied to the defective portion even if there is a defective portion of the member to be charged.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、被帯電部材を帯電させるローラ状の帯電部材を金属電極に接触させ、該帯電部材を回転させるとともに該帯電部材に電圧を印加して、そのとき帯電部材に流れる電流値から、帯電部材の良否評価を行うことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の帯電部材評価方法において、上記帯電部材に流れる電流値I、該帯電部材に印加する電圧をVとしたとき、電流値Iが
I≦3.1×10−10×V2.4
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の帯電部材評価方法において、上記帯電部材に流れる電流値Iが
I≧5.0×10−11×V2.4
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1の帯電部材評価方法において、上記帯電部材に流れる電流値Iと、該帯電部材に印加する電圧をVとから算出した動的抵抗値Rと、該帯電部材に印加する電圧をVのとの関係が
R≧3.2×109×V−1.4
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4の帯電部材評価方法において、上記動的抵抗値Rが
R≦2.0×1010×V−1.4
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5いずれかの帯電部材評価方法において、上記帯電部材の回転速度を47[mm/s]以上とすることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、被帯電部材表面に放電して、被帯電部材表面を帯電させるローラ状の帯電部材において、該帯電部材を金属電極に接触させ、該帯電部材を回転させるとともに該帯電部材に電圧を印加して、そのとき帯電部材に流れる電流値をI、該帯電部材に印加する電圧をVとしたとき、電流値Iが
5.0×10−11×V2.4≦I≦3.1×10−10×V2.4
となるように構成したを特徴とする帯電部材。
また、請求項8の発明は、被帯電部材表面に放電して、被帯電部材表面を帯電させるローラ状の帯電部材において、該帯電部材を金属電極に接触させ、該帯電部材を回転させるとともに該帯電部材に電圧を印加して、そのとき帯電部材に流れる電流値から算出した動的抵抗値R、該帯電部材に印加する電圧をVとしたとき、動的抵抗値Rが
3.2×109×V−1.4≦R≦2.0×1010×V−1.4
となるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、像担持体に対向配置される帯電部材を具備し、該帯電部材を放電させて該像担持表面を帯電する帯電装置であって、該帯電部材として、請求項7または8の帯電部材を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項9の帯電装置において、上記帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加したことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項10の帯電装置において、上記帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧を像担持体の帯電開始電圧の2倍以上に設定したことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項9乃至11いずれかの帯電装置において、上記帯電部材と上記像担持体との間にギャップを形成するギャップ形成部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項12の帯電装置において、上記帯電部材と上記像担持体との間のギャップを1〜100[μm]としたことを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、請求項12または13の帯電装置において、上記帯電部材と上記像担持体との間のギャップをトナー粒径よりも大きくしたことを特徴とするものである。
また、請求項15の発明は、請求項9乃至14いずれかの帯電装置において、上記帯電部材表面をクリーニングするクリーニング部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項16の発明は、請求項15の帯電装置において、上記クリーニング部材をブレード形状としたことを特徴とするものである。
また、請求項17の発明は、請求項15の帯電装置において、上記クリーニング部材をブラシ形状としたことを特徴とするものである。
また、請求項18の発明は、請求項15の帯電装置において、上記クリーニング部材をローラ形状としたことを特徴とするものである。
また、請求項19の発明は、請求項18の帯電装置において、上記クリーニング部材をメラミン樹脂発泡体としたことを特徴とするものである。
また、請求項20の発明は、請求項17乃至19いずれかの帯電装置において、上記クリーニング部材を回転可能の支持したことを特徴とするものである。
また、請求項21の発明は、請求項9乃至20いずれかのの帯電装置において、上記帯電部材が、導電性の基体と、該基体の外周にある抵抗層と、該抵抗層の外周にある表面層とからなり、該表面層は、ベース材とベース材に分散された導電剤とを有していることを特徴とするものである。
また、請求項22の発明は、請求項21の帯電装置において、上記表面層の体積抵抗率を、上記抵抗層の体積抵抗率よりも高く設定したことを特徴とするものである。
また、請求項23の発明は、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置とを備えた画像形成装置において、上記帯電装置として、請求項9乃至22いずれかの帯電装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項24の発明は、請求項23の画像形成装置において、上記像担持体が、フィラーを含有した表面層を有していることを特徴とするものである。
また、請求項25の発明は、請求項23または24の画像形成装置において、上記帯電装置と上記像担持体とが、一体かつ本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジ内に設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項26の発明は、請求項25の画像形成装置において、上記プロセスカートリッジ内に上記像担持体に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項27の発明は、請求項26の画像形成装置において、上記像担持体を複数備え、これら複数の像担持体それぞれに異なる色のトナー像を形成し、該異なる色のトナー像を転写体に順に重ね合わせてカラー画像を得ることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
In the charging member evaluation method according to
In this case, the charging member is evaluated as a non-defective product.
According to a third aspect of the present invention, in the charging member evaluation method according to the second aspect, a current value I flowing through the charging member is I ≧ 5.0 × 10 −11 × V 2.4.
In this case, the charging member is evaluated as a non-defective product.
According to a fourth aspect of the present invention, in the charging member evaluation method according to the first aspect, the current value I flowing through the charging member, the dynamic resistance value R calculated from the voltage V applied to the charging member, V, The relationship between the voltage applied to the charging member and V is R ≧ 3.2 × 10 9 × V −1.4
In this case, the charging member is evaluated as a non-defective product.
According to a fifth aspect of the present invention, in the charging member evaluation method according to the fourth aspect, the dynamic resistance value R is R ≦ 2.0 × 10 10 × V −1.4.
In this case, the charging member is evaluated as a non-defective product.
According to a sixth aspect of the present invention, in the charging member evaluation method according to any one of the first to fifth aspects, the rotation speed of the charging member is 47 [mm / s] or more.
According to a seventh aspect of the present invention, in a roller-shaped charging member that discharges to the surface of the member to be charged and charges the surface of the member to be charged, the charging member is brought into contact with the metal electrode, the charging member is rotated and the charging member is rotated. When a voltage is applied to the charging member, the current value flowing through the charging member at that time is I, and the voltage applied to the charging member is V, the current value I is 5.0 × 10 −11 × V 2.4 ≦ I ≦ 3.1 × 10 −10 × V 2.4
A charging member characterized by being configured as follows.
According to the eighth aspect of the present invention, in the roller-shaped charging member that discharges to the surface of the member to be charged and charges the surface of the member to be charged, the charging member is brought into contact with the metal electrode, the charging member is rotated and the charging member is rotated. When a voltage is applied to the charging member, the dynamic resistance value R calculated from the current value flowing through the charging member at that time, and the voltage applied to the charging member is V, the dynamic resistance value R is 3.2 × 10. 9 × V −1.4 ≦ R ≦ 2.0 × 10 10 × V −1.4
It is comprised so that it may become.
The invention of claim 9 is a charging device comprising a charging member disposed opposite to the image carrier, and discharging the charging member to charge the surface of the image carrier. 7 or 8 charging members are used.
According to a tenth aspect of the present invention, in the charging device of the ninth aspect, a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage is applied to the charging member.
The invention of
According to a twelfth aspect of the present invention, in the charging device according to any of the ninth to eleventh aspects, a gap forming member for forming a gap is provided between the charging member and the image carrier. is there.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the charging device of the twelfth aspect, a gap between the charging member and the image carrier is set to 1 to 100 [μm].
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the charging device according to the twelfth or thirteenth aspect, a gap between the charging member and the image carrier is made larger than a toner particle size.
The invention of
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the charging device according to the fifteenth aspect, the cleaning member has a blade shape.
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the charging device according to the fifteenth aspect, the cleaning member has a brush shape.
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the charging device according to the fifteenth aspect, the cleaning member has a roller shape.
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the charging device according to the eighteenth aspect, the cleaning member is a melamine resin foam.
According to a twentieth aspect of the present invention, in the charging device according to any one of the seventeenth to nineteenth aspects, the cleaning member is rotatably supported.
The invention according to claim 21 is the charging device according to any one of claims 9 to 20, wherein the charging member is provided on a conductive base, a resistance layer on an outer periphery of the base, and an outer periphery of the resistance layer. The surface layer has a base material and a conductive agent dispersed in the base material.
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the charging device of the twenty-first aspect, the volume resistivity of the surface layer is set higher than the volume resistivity of the resistive layer.
According to a twenty-third aspect of the present invention, in an image forming apparatus comprising an image carrier and a charging device for charging the image carrier, the charging device according to any one of the ninth to twenty-second aspects is used as the charging device. It is characterized by this.
According to a twenty-fourth aspect of the invention, in the image forming apparatus of the twenty-third aspect, the image carrier has a surface layer containing a filler.
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the twenty-third or twenty-fourth aspect, the charging device and the image carrier are provided in a process cartridge that is integrated and detachable from the main body. It is characterized by being.
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the twenty-fifth aspect, a cleaning device is provided in the process cartridge for cleaning the transfer residual toner adhering to the image carrier.
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus according to the twenty-sixth aspect, wherein a plurality of the image carriers are provided, toner images of different colors are formed on the plurality of image carriers, and the toner images of different colors are formed. It is characterized in that a color image is obtained by superposing them on a transfer body in order.
請求項1乃至6の発明によれば、帯電部材を回転させることで、金属電極との接触部分が変化する。よって、帯電部材を1回転以上させれば、帯電部材を軸方向断面で見たとき円周の各部分の電流の流れ易さを電流値から検知することができる。これにより、帯電部材に極端に電流が流れ易い部分が存在するか否かがわかり、被帯電部材の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうおそれのある帯電部材であるか否かを評価することができる。その結果、この評価方法によって、評価された帯電ローラを装置に組み込めば、電源の電圧が降下することがなく、帯状の異常画像が生じることがない。
また、帯電部材を回転させることで、金属電極と接触する時間をわずかにすることができる。よって、帯電部材の電圧を印加する部分と金属電極と接触部分とを結んだ帯電部材の電流が流れる部分に電気容量分の電荷が溜まるほどの長い時間電流が流れることがない。これにより、電気容量成分および体積抵抗率の影響を含んだ帯電部材に流れる電流値を測定することができる。すなわち、電気容量成分および体積抵抗率の影響を含んだ帯電部材の電流の流れ易さを検知することができるのである。よって、帯電部材の体積抵抗率だけから帯電部材の流れ易さを判断するものに比べて、帯電部材の電流の流れ易さを正確に評価することができる。これにより、被帯電部材の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうような電流の流れ易い帯電部材であるか否かを正確に評価することができ、この電流の流れ易い帯電部材が装置に組み込まれることを抑制することができる。その結果、この評価方法によって、評価された帯電ローラを装置に組み込めば、電源の電圧が降下することがなく、帯状の異常画像が生じることがない。
According to invention of
Moreover, the time which contacts a metal electrode can be made small by rotating a charging member. Therefore, the current does not flow for a long period of time so that a charge corresponding to the electric capacity is accumulated in the portion where the current of the charging member connecting the portion to which the voltage of the charging member is applied and the metal electrode and the contact portion flows. Thereby, the value of the current flowing through the charging member including the influence of the capacitance component and the volume resistivity can be measured. That is, it is possible to detect the ease of current flow of the charging member including the influence of the capacitance component and the volume resistivity. Therefore, it is possible to accurately evaluate the easiness of the current flow of the charging member as compared with the case of determining the easiness of the flow of the charging member only from the volume resistivity of the charging member. Accordingly, it is possible to accurately evaluate whether or not the charging member is easy to flow a current so that an excessive current flows as the power source limit is applied to the defective portion of the member to be charged. Incorporation of the charging member into the apparatus can be suppressed. As a result, if the charging roller evaluated according to this evaluation method is incorporated in the apparatus, the voltage of the power source does not drop and a belt-like abnormal image does not occur.
また、請求項7乃至27の発明によれば、被帯電部材の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことがない。その結果、電源の電圧が降下して被帯電体表面を十分に帯電させることができなくなってしまう不具合を抑制することができる。 Further, according to the seventh to twenty-seventh aspects of the present invention, an excessive current does not flow so that the power source limit is applied to the defective portion of the member to be charged. As a result, it is possible to suppress a problem that the voltage of the power source drops and the charged object surface cannot be sufficiently charged.
以下、本実施形態に係る帯電ローラの評価方法について説明する。先ず、本実施形態で評価される帯電部材である帯電ローラが搭載される画像形成装置の構成について説明する。 Hereinafter, a method for evaluating the charging roller according to the present embodiment will be described. First, a configuration of an image forming apparatus on which a charging roller that is a charging member evaluated in the present embodiment is mounted will be described.
図1は、画像形成装置の第1の実施形態を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも2つの機能を備えた複合機等として構成される。この画像形成装置は、図示しない本体筐体内に被帯電部材であり、像担持体である感光体1が配置され、図1中時計方向に回転駆動され、その表面が矢印A方向に移動する。この感光体1は、ドラム状の導電性ベース2の外周面に感光層3が積層された感光体より成る。なお、感光体としては、複数のローラに巻きかけられて走行駆動されるベルト状の感光体や、誘電体よりなるドラム状又はベルト状の感光体を用いることもできる。この感光体1の周囲には、帯電装置5、レーザ書き込みユニット6、現像装置7、転写装置8、補助クリーニング装置9、クリーニング装置10が配置される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a first embodiment of an image forming apparatus. The image forming apparatus shown in FIG. 1 is configured as a copier, a printer, a facsimile, or a multifunction machine having at least two of these functions. This image forming apparatus is a member to be charged in a main body casing (not shown), and a
現像装置7は、現像剤を担持しながら搬送する現像ローラ11を有している。現像剤としては、例えばトナーとキャリアを有する乾式の現像剤や、キャリアを有さない一成分系現像剤を用いることができる。また液状の現像剤を用いる現像装置を採用することもできる。現像ローラ11が回転駆動し、搬送ローラの周面に現像剤が担持されて搬送され、現像ローラ11と感光体1との間の現像領域に運ばれた現像剤のトナーが静電潜像に静電的に移行して、その静電潜像がトナー像として可視像化される。
The developing device 7 includes a developing
転写装置8は、感光体1上のトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧が印加される転写ローラにより構成されているが、転写ブラシ、転写ブレード或いはコロナワイヤを有するコロナ放電器より成る転写装置などを用いることもできる。また、感光体上のトナー像を直に最終記録媒体としての転写材Pに転写する代りに、像担持体上のトナー像を、中間転写体より成る転写材上に転写し、そのトナー像を最終記録媒体に転写するように構成することもできる。
The
補助クリーニング装置9は、ローラ状、ブラシ状などで構成されており、クリーニング装置10は、クリーニングブレードで構成されている。なお、クリーニング装置10は、ローラ状、ブラシ状でも良い。また、クリーニング装置10、補助クリーニング装置9の両方、あるいは一方に電圧を加えるなどして、転写残トナーの電荷をコントロールして清掃することもできる。また、補助クリーニング装置9に潤滑剤を塗布するなどして、クリーニング性を高めても良い。
The auxiliary cleaning device 9 is configured by a roller shape, a brush shape, or the like, and the
上記構成の画像形成装置において、画像形成動作時には後述する帯電装置5によって感光体1表面が所定の極性に帯電される。帯電装置5によって帯電された感光体1表面には、露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット6から出射する光変調されたレーザ光Lが照射され、これによって感光体1表面に静電潜像が形成される。次いで、この静電潜像は、現像装置7を通るとき、所定の極性に帯電されたトナーによってトナー像として可視像化される。一方、感光体1に対置された転写装置8と感光体1との間に、図示しない給紙装置から所定のタイミングで、例えば転写紙より成る転写材Pが給送され、このとき感光体1上に形成されたトナー像が転写材P上に静電的に転写される。トナー像を転写された転写材Pは、引き続き図示しない定着装置を通り、このとき熱と圧力の作用によってトナー像が転写材P上に定着される。定着装置を通った転写材Pは、図示しない排紙部に排出される。転写材Pに転写されずに感光体1表面に残された転写残トナーの一部が、補助クリーニング装置9により除去され、残りがクリーニング装置10によって除去される。
In the image forming apparatus having the above configuration, the surface of the
上記帯電装置5は、移動する帯電体面、図示した例では感光体1の表面に対向配置された帯電部材である帯電ローラ12と、帯電ローラ12の外周面を清掃するクリーニング部材13とを有している。クリーニング部材13は、帯電装置5のケーシング17に回転可能に組み付けられ、クリーニング部材13自体の自重によって帯電ローラ12の表層外周面に当接している。このクリーニング部材13で、帯電ローラ12の表面に付着したほこりやトナーなどの微粒子などの微粒子を除去することで、電界が帯電ローラ12の表面の微粒子に集中して、異常放電が生じるのを抑制することができる。また、クリーニング部材13は、帯電装置11のケーシングに回転可能に組付けられているので、クリーニング部材13を回転させることで、クリーニングローラの外周面に均一に帯電ローラ12から除去した微粒子が付着する。これにより、クリーニング部材13を不動に固定して、クリーニング部材13の特定の個所だけが常に帯電ローラ12に接触させたものに比べて、長期にわたり、クリーニング性能を維持することができる。また、クリーニングローラは、メラミン樹脂発泡体で構成されるのが好ましい。メラミン樹脂で形成された発泡体は、網目状の繊維が硬い。よって、帯電ローラ12上の付着物を容易に容易に削り取る、あるいは引っかけ剥ぎ取ることができ、クリーニング性能に優れる。また、メラミン樹脂発泡体は、比較的脆い性質を有するため、帯電ローラ12との摩擦力により、その接触面が剥がれ落ちる。このとき、発泡体の気孔内に保持されたトナー等の付着物も一緒に剥がれ落ちる。これにより、常にフレッシュな面が帯電ローラ12と接することとなり、良好なクリーニング性能を維持することができる。また、クリーニング部材13は必要に応じて省略することもできる。また、クリーニング部材は状況に応じて、ブラシ形状やブレード形状とすることもできる。
The charging
次に、帯電ローラ12について説明する。図2は、帯電ローラ12の断面図であり、図3は、帯電ローラ12と感光体1とを示した図である。
Next, the charging
図2に示すように、帯電ローラ12は、円柱状に形成された導電性の芯金15と、芯金の外周面に積層された、体積抵抗率が105〜1010[Ω・cm]程度の中抵抗層とからなり、帯電ローラ12を半導電性を有するものにしている。中抵抗層16は、厚さが1〜2[mm]程度で、体積抵抗率は105〜109Ω・cm程度に設定されている抵抗層16aと、厚さ10[μm]程度で、体積抵抗率は106〜1010[Ω・cm]程度に設定され、抵抗層16aの外周に積層された表面層16bとかなっている。
As shown in FIG. 2, the charging
表層16bの体積抵抗率は抵抗層16aの体積抵抗率よりも多少高くなっていることが好ましい。表層16bの抵抗が低いと、表面層16bの表面抵抗率が低下し、帯電ローラ表面にも電流経路が形成され、帯電ローラ12の軸線方向に電流が流れ、これによって放電エネルギーが空隙に均一化されないおそれがある。その結果、放電集中が発生し、ストリーマ放電が発生するおそれがある。表面層8の体積抵抗率を抵抗層16aの体積抵抗率よりも高くすることにより、帯電ローラ12の表面方向への電流経路が形成されることを防止でき、放電を均一化し、異常放電の発生を阻止することができる。
The volume resistivity of the
芯金15は、例えば、直径が8〜20[mm]程度のステンレス鋼やアルミニウムなどの高い剛性と導電性を有する金属材料や、1×103[Ω・cm]以下、好ましくは1×102[Ω・cm]以下の体積抵抗率を有する高剛性の導電性樹脂などによって構成される。
The
抵抗層16aは、ベース材とこれに分散された導電剤により構成され、そのベース材としては、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴム材料を用いることができる。また、近接帯電方式においては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのオレフィン系樹脂、ポリスチレン(PS)、及びその共重合体(AS,ABS)などのスチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)などのアクリル系樹脂など、加工性のよい汎用樹脂が好ましい。
The
抵抗層16aの導電剤としては、過酸化リチウムなどのアルカリ金属塩、過塩素酸ナトリウムなどの過塩素酸塩、テトラブチルアンモニウム塩などの4級アンモニウム塩、高分子型導電剤などのイオン系導電剤を用いることができる。また、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックを用いることもできる。
Examples of the conductive agent for the
表層16bもベース材に導電剤を分散した材料から構成することができ、そのベース材としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂などの適宜な材料を用いることができる。特にトナーが固着し難い材料を選択することが好ましい。
The
表層16bの導電材としては、ケッチェンブラックやアセチレンブラックなどのカーボンブラック、酸化インジウム、酸化スズなどの金属酸化物などから成る導電剤、またはその他の適宜な導電剤を用いることができる。
As the conductive material of the
上記では、中抵抗層16を抵抗層16aと表面層16bとで構成しているが、抵抗層16aの一層で構成することもできる。しかし、表面層16bを設けることで、放電の安定性を高めると共に、帯電ローラ12を保護することができる。また、表面層には、ベース材に導電剤を含有させることが望ましい。これにより、低湿環境や高湿環境になったときも、電子伝導性の表面層16bが、帯電ローラ内部の水分の出入りを抑えるため、帯電ローラ12の抵抗変動を抑えることができる。これにより環境が変化しても、感光体表面の帯電電位の変動を小さくすることができ、放電の安定性を高めることができる。
In the above, the
図3に示すように、帯電ローラ12は、感光体1に対向し、かつその感光体1に対して平行に延びている。帯電ローラ12の軸方向の両端部には、感光体1の画像形成領域Xより軸方向端部側の非画像形成領域Yに対応する位置にギャップ形成部材たるスペーサ14が設けられている。このスペーサ14が感光体1の非画像形成領域に接触して、帯電ローラ3aが感光体1と連れ回る。また、このスペーサ14により、感光体1の画像形成領域と帯電ローラ3aとは、非接触の状態で両者の間に所定のギャップGが形成される。スペーサ14は、絶縁体または帯電ローラの抵抗層7以上の体積抵抗率を有するテープより成り、帯電ローラ14に貼り付けられている。
As shown in FIG. 3, the charging
スペーサ14を構成するテープの材料としては、アルミニウム、鉄、ニッケルなどの金属及びその酸化物、Fe―Ni合金、ステンレス鋼、Co―Al合金、Ni鋼、ジュラルミン、モネル、インコネルなどの金属合金、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などのポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、及びその共重合体(例えばPFA、FEP)などのフッ素樹脂、ポリイミド樹脂などを挙げることができる。特にトナーが固着し難い離型性の高い材料を用いることが好ましい。また、テープとして導電材料を用いるときは、その表面に絶縁層又は半抵抗体層をコートするなどして、テープと感光体との間を絶縁する。
The material of the tape constituting the
帯電ローラの芯金6の両端部は、それぞれ軸受18により回転自在に支持されている。各軸受18は、帯電装置5のケーシング17の側板17aに設けた長孔17bに感光体に対して接離する方向に摺動自在に嵌合している。また、軸受18は、加圧手段たる圧縮ばね19によって、感光体1の表面に向けて加圧されている。圧縮ばね20の加圧力は、感光体1の回転駆動により、帯電ローラ12が略等速で連れ周りを生じる大きさとすることが好ましい。これにより、スペーサ14が感光体1の表面に所定の圧力で圧接し、帯電ローラ12が感光体1と良好に連れ回ることができる。また、微小ギャップGを精度良く維持することが可能となる。また、帯電ローラを図示しない駆動モータによって回転駆動させても良い。
Both ends of the cored bar 6 of the charging roller are rotatably supported by bearings 18 respectively. Each bearing 18 is slidably fitted in a
また、帯電ローラ12の芯金6には、電源20が電気的に接続されており、帯電ローラ12に所定の帯電バイアスが印加されている。これにより、帯電部材2と像担持体表面との間の空隙に放電が生ぜしめられ、像担持体5の少なくとも画像形成領域Xが所定の極性に帯電される。
A
帯電バイアスとしては、直流電圧だけであってもよいが、直流電圧に交流電圧を重畳したものの方がより好ましい。帯電ローラ12の抵抗層16a及び表層16bにより構成される中抵抗層16の電気抵抗が不均一であった場合、帯電ローラ12に直流電圧のみを印加すると感光体1の帯電電位が不均一となるおそれがあるが、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを帯電ローラ12に印加すると、帯電ローラ表面の電位が同じになり、放電が安定し、感光体表面を均一に帯電することができる。その際、帯電ローラ12に印加する交流電圧のピーク間電圧を感光体の帯電開始電圧の2倍以上の値に設定することが特に好ましい。このようにすると、感光体から帯電ローラ12への放電、すなわち逆放電が生じて帯電ローラ12の中抵抗層16の電気抵抗が不均一となっていても、交流電圧のならし効果により、感光体1をより安定した状態に均一帯電することができる。帯電開始電圧とは、帯電ローラに直流電圧のみを印加し、その印加電圧の絶対値を徐々に高めていったとき、感光体表面が帯電され始まるときの電圧の絶対値である。また直流電圧として、定電流制御された直流電圧を必要に応じて用いることもできる。
As the charging bias, only a DC voltage may be used, but one in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is more preferable. When the electric resistance of the
次に、感光体と帯電ローラとの微小ギャップGについて、説明する。
微小ギャップGが最適値よりも大きくなると、画像流れ現象の発生頻度が多くなる。これは微小ギャップGが広がると、放電を生じさせるために必要な電圧が高くなり、放電による電離空間が大きくなるためであると考えられる。微小ギャップと放電電圧の関係はパッシェの法則によって説明することができ、とくにギャップが或る範囲のとき、放電開始電圧Vth(V)とギャップd(μm)は、「Vth=6.2×d+312, 40≦d≦120(μm)」と表すことができる。この数式より、微小ギャップGが広くなる程、放電を生じさせるための電圧が高くなることが判る。高電圧で放電が生じるということは、放電発生時のエネルギーが大きい状態にあり、多くの分子を電離できるため、画像流れの発生原因である放電生成物がより多く生成されると考えられる。また、微小ギャップGが広いと、帯電ローラ12から感光体1までの空隙の距離が長くなり、放電が帯電ローラ12から始まり感光体1に達するまでに電離される空間領域が大きくなる。その結果、電離される分子数が増え、これに伴って放電生成物もより多く生成されると考えられる。 ただし、微小ギャップGがゼロであると、画像形成装置内の空気の流れが像担持体5と帯電部材2の間での接触部分で滞留してしまうため、接触部分近傍の放電生成物の濃度が上昇し、結果的に像担持体表面に堆積する放電生成物の量が増大する。
Next, the minute gap G between the photosensitive member and the charging roller will be described.
When the minute gap G is larger than the optimum value, the frequency of occurrence of the image flow phenomenon increases. This is considered to be because when the minute gap G is widened, the voltage necessary for generating the discharge increases and the ionization space due to the discharge increases. The relationship between the minute gap and the discharge voltage can be explained by Pasche's law. In particular, when the gap is in a certain range, the discharge start voltage Vth (V) and the gap d (μm) are expressed as “Vth = 6.2 × d + 312”. , 40 ≦ d ≦ 120 (μm) ”. From this equation, it can be seen that the wider the minute gap G, the higher the voltage for causing discharge. The fact that discharge occurs at a high voltage means that the energy at the time of occurrence of discharge is large and many molecules can be ionized, so that more discharge products that are the cause of image flow are generated. In addition, when the minute gap G is wide, the gap distance from the charging
このため、帯電ローラ12と感光体1との間の微小ギャップGを、1〜100[μm]に設定するが好ましい。帯電ローラ12と感光体1との間の微小ギャップGを、1〜100[μm]に設定することにより、像担持体上に付着する放電生成物の量を少なくすることができ、斑点状の異常画像や、画像流れが発生することを防止することが可能となる。
For this reason, it is preferable to set the minute gap G between the charging
また、帯電ローラ12と感光体1との間の微小ギャップGは、少なくともトナー粒径よりも大きく設定することが好ましい。これは、以下の理由による。帯電ローラ12と感光体1との微小ギャップGにクリーニング装置11で除去できなかったわずかなトナーが進入する場合がある。このとき、微小ギャップGがトナーの粒径よりも狭いと、そのトナーは無理やり微小ギャップGを通過しようとするので、そのトナーにストレスが発生し、トナーが熱で軟化または溶融して帯電ローラ表面に融着するおそれがある。このようになると、トナーが融着した帯電ローラ部分は、異常放電を起こしやすくなるからである。このため、微小ギャップGをトナー粒径よりも大きな値に設定することで、クリーニング装置11を通過したトナーは、微小ギャップGをそのまま通過し、トナーが帯電ローラ12の表面に融着することはない。これにより、トナーの融着に起因する異常放電の発生を阻止することができる。
The minute gap G between the charging
また、現像装置7において二成分系現像剤が用いられている場合、そのキャリアが感光体表面に付着し、これがクリーニング装置11を通過して、微小ギャップGに達することもある。その際、微小ギャップGがキャリアの粒径よりも狭いと、キャリアは無理やりそのギャップGを通過することになる。一般にキャリアは鉄粉などの硬い材質から成るため、そのキャリアが微小ギャップGを通過するとき、帯電ローラ12の表面や感光体表面に傷やピンホールなどが発生し、点状の異常画像や帯状の異常画像、部材の破損の原因となる。そこで、微小ギャップGを、現像剤のキャリアの粒径よりも大きな値に設定することが好ましい。このようにすれば、上述した不具合の発生を阻止し、像担持体を均一に帯電することが可能となる。
Further, when a two-component developer is used in the developing device 7, the carrier adheres to the surface of the photoreceptor, and this may pass through the
また、スペーサ14をテープで構成し、帯電ローラ12に巻き付けることで、帯電ローラ12と感光体1との間に微小ギャップGを形成しているが、他の適宜な方法によって帯電ローラ12と感光体1との間に微小ギャップGを形成しても良い。例えば、図4に示すように、芯金6の両端部にキャップ状にスペーサ部材23を具備することで、帯電ローラ12と感光体1との間に微小ギャップGを形成するようにしても良い。
Further, the
また、感光体1をアモルファスシリコン系表面層を有する感光体として構成することが好ましい。かかる感光体はその表面を極めて平滑に仕上げることができるので、その感光体1の回転時に、微小ギャップGの大きさが変動することを効果的に抑え、微小ギャップGの大きさが感光体の周方向で変動するのを抑制することができる。また、感光体1が、例えば0.1μm以下のアルミナ粉などのフィラーを分散した表面層を有する感光体として構成されていると、その表面硬度が高められ、耐摩耗性が向上するので、その寿命を大きく伸ばすことが可能となる。
The
また、帯電装置5、クリーニング装置10、補助クリーニング装置9などは、感光体1に接触する接触部材を有している。図1に示す画像形成装置は、接触部材を有するクリーニング装置10、補助クリーニング装置9などは、帯電装置12とは別々に画像形成装置本体に着脱できるように構成している。しかし、このように構成すると、接触部材を有するクリーニング装置10、補助クリーニング装置9の着脱時にこれらの接触部材が感光体1に接触したまま移動するので、その感光体に大きな外力が加えられ、感光体と帯電ローラ12との微小ギャップGが変動してしまうおそれがある。このため、図5に示すように、帯電装置5、クリーニング装置10、補助クリーニング装置9を一体のユニット24として構成してもよい。また、ユニット24に感光体1が回転自在に組み付けられており、ユニット24がプロセスカートリッジとしての機能を有している。そして、このユニット24が画像形成装置本体に着脱可能に構成されている。これにより、帯電ローラ12と感光体1は、微小ギャップGが一定に保たれた状態で画像形成装置本体に対して着脱することができる。また、接触部材を有したクリーニング装置10、補助クリーニング装置9も帯電装置12と感光体と一体となって着脱することができるので、微小ギャップGの大きさが大きく変動してしまう不具合を阻止できる。
Further, the charging
また、図6に示すカラー画像形成装置にも、本実施形態で評価される帯電ローラを搭載することができる。
図6に示す図に示す画像形成装置は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の各色のトナー像を形成するための作像部C1〜C4を備えている。また、複数のローラに巻き掛けされて矢印の方向に回転駆動され、作像部C1〜C4よりトナー像が転写されるための中間転写ベルト90を有している。また、中間転写ベルト90を介してローラ113に対して対向配置され、中間転写ベルト90に所定のニップ圧で当接され、中間転写ベルト90上に形成されたトナー像を転写材である記録媒体Pに転写する2次転写ローラ120も備えている。図6に示すように、作像部C1〜C4は中間転写ベルト90の周りに直列に配置されており、中間転写ベルト90は、矢印の方向に回転駆動される。作像部C1〜C4より形成された、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像は中間転写ベルト90上に順次重ねて転写される。一方、図示しない給紙装置から、記録紙Pが、中間転写ベルト90と2次転写ローラ120との間に、矢印Fの方向から所定のタイミングで搬送される。この時に、中間転写ベルト90上に形成された各色のトナー像が記録紙P上に静電的に一括転写される。各色のトナー像が転写された記録紙Pは、図示しない定着装置により加熱・加圧されてトナー像が記録紙P上に定着される。その後、図示しない定着装置により定着された記録紙は図示しない排紙部から排出される。この図6のカラー画像形成装置においても、上述した帯電装置を備えている。
Also, the charging roller evaluated in this embodiment can be mounted on the color image forming apparatus shown in FIG.
The image forming apparatus shown in FIG. 6 includes image forming units C1 to C4 for forming toner images of respective colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (BK). Yes. Further, it has an
次に、本実施形態の特徴点である、帯電ローラの評価方法について説明する。
感光体表面に何らかの衝撃が加わったり、帯電領域に異物が進入するなどによって、感光体表面の一点に放電が集中したりすることで、感光体表面の微小な穴(以下、ピンホール)が生じる場合がある。感光体表面にピンホールなどの欠陥部があると、この欠陥部が帯電ローラを通過するときに、この欠陥部に放電が集中し、この欠陥部に過電流が流れ込む。このとき、帯電ローラが低抵抗の電流の流れ易い材質で構成されていると、大電流が欠陥部に流れ込んで、電源の電源容量や電源保護のためのリミットが働いて、電圧が降下してしまう。電圧が降下してしまうと、感光体表面が十分に帯電させることができなくなってしまう。その結果、感光体地肌部の電位が低くなり、この地肌部にもトナーが付着してしまい、主走査線方向に延びる帯状の異常画像が生じてしまう。
Next, a charging roller evaluation method, which is a feature of the present embodiment, will be described.
A small hole (hereinafter referred to as a pinhole) is generated on the surface of the photoconductor due to the discharge being concentrated on one point on the surface of the photoconductor due to an impact applied to the surface of the photoconductor or a foreign substance entering the charged region. There is a case. If there is a defective portion such as a pinhole on the surface of the photosensitive member, when the defective portion passes through the charging roller, discharge concentrates on the defective portion, and an overcurrent flows into the defective portion. At this time, if the charging roller is made of a material with low resistance that allows current to flow, a large current will flow into the defective part, and the power capacity of the power supply and the limit for power protection will work, causing the voltage to drop. End up. If the voltage drops, the surface of the photoreceptor cannot be sufficiently charged. As a result, the potential of the photosensitive member background portion is lowered, and toner adheres to the background portion, resulting in a band-like abnormal image extending in the main scanning line direction.
このため、例えば、体積抵抗率が105〜1010[Ωcm]の中抵抗層などを設け、半導電性の帯電ローラとして、電流を流れ難くし、欠陥部に大電流が流れ込むのを抑制するようにしている。しかし、体積抵抗率を規定しても、帯電ローラの製造時のバラツキで、帯電ローラの円周上で体積抵抗率のばらつきや、電気容量のばらつきが生じ、電流の流れ易さが帯電ローラの円周上で異なってしまう。その結果、帯電ローラの円周上の流れ易い部分が、感光体の欠陥部と対向した場合、上述同様に欠陥部に大電流が流れ込み電圧降下が生じて、帯状の異常画像が生じてしまう。
そこで、本実施形態では、帯電ローラの円周の各部分の電流の流れ易さを測定し、この測定結果に基づいて帯状の異常画像が発生するおそれのある帯電ローラかどうかを評価している。以下に、具体的に説明する。
For this reason, for example, a medium resistance layer having a volume resistivity of 10 5 to 10 10 [Ωcm] is provided to make it difficult for a current to flow as a semiconductive charging roller and to prevent a large current from flowing into a defective portion. I am doing so. However, even if the volume resistivity is specified, variation in charging roller manufacturing causes variations in volume resistivity and capacitance on the circumference of the charging roller, and the ease of current flow can be reduced. It will be different on the circumference. As a result, when a portion that easily flows on the circumference of the charging roller opposes the defective portion of the photosensitive member, a large current flows into the defective portion as described above, causing a voltage drop and a belt-like abnormal image.
Therefore, in this embodiment, the easiness of current flow in each part of the circumference of the charging roller is measured, and whether or not the charging roller is likely to generate a belt-like abnormal image is evaluated based on the measurement result. . This will be specifically described below.
図7は、帯電ローラ12の特性値である電流の流れ易さを測定する測定装置30の断面図である。図7に示すように、帯電ローラ12は、回転自在に軸支され、ローラ状の金属電極31と接している。金属電極31は、回転自在に軸支され接地されている。また、金属電極31は、図示しないモータなどにより図中矢印R1方向に回転している。帯電ローラ12は、この金属電極31の回転により、図中矢印R2方向に金属電極31と等速で回転している。金属電極の回転速度は、47〜120[mm/s]に設定している。120[mm/s]を越えると、モータへの負荷が大きくなり、モータが破損してしまうおそれがある。また、47[mm/s]未満だと、長期間一定の場所で大電流が流れるので、帯電ローラが劣化してしまうおそれがある。また、47[mm/s]未満だと、帯電ローラ内の電流が流れる部分に長い時間電流が流れ込むため、帯電ローラの電気容量分の電荷が溜まってしまい、帯電ローラの電気容量成分の影響が測定結果に効果的に現れなくなってしまうからである。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a measuring
帯電ローラ12には、接地された外部電源32が電気的に接続されており、電源32から帯電ローラ12に直流バイアスを印加する。回路中には、オシロスコープなどの電流波形測定装置33が設けられており、バイアス印加時の回転中の帯電ローラ12に流れる電流波形を測定する。電流波形測定装置33には、帯電ローラ12の回転周期に応じて、電流波形の周期が現れる。よって、電流値は、少なくとも電流波形の1周期(帯電ローラ12の1回転)以上測定する。そして、一周期以上測定した電流値の平均値を算出し、この電流値の平均値から、帯状の異常画像が発生するおそれのある帯電ローラか否かを評価している。また、この電流の平均値から、動的抵抗を算出し、動的抵抗から帯状の異常画像が発生するおそれのある帯電ローラか否かを評価しても良い。
A grounded
次に、図7の測定装置30を用いて、同一の材料・製法でできた9つの帯電ローラ(No.1〜No.9)について、電流値の平均値Iと印加電圧Vとの関係および動的抵抗値Rと印加電圧Vとの関係を調べた。その結果を図8、図9に示す。なお、このとき測定環境は、温度20[℃]、湿度45[RH%]とした。
Next, with respect to nine charging rollers (No. 1 to No. 9) made of the same material and manufacturing method using the measuring
図8、図9に示すように、同一の材料・製法で形成された帯電ローラであっても、電流の流れ易さや動的抵抗値にバラツキがあることがわかる。そして、No.1、No.2、No.5、No.6、No.8電ローラについては、帯状の異常画像を生じることがなかったが、No.3、No.4、No.7、No.9の帯電ローラについては、帯状の異常画像を生じた。この結果と、図8に示す電流値の平均値及び印加電圧の関係とから、異常画像が発生するおそれのある帯電ローラか否か境界値を以下のように表すことができる。
この数1の右辺が図8の線Aで示す曲線であり、電流値Iと電圧値Vとの関係がこの線A(I=3.1×10−10×V2.4)よりも上にある帯電ローラは、感光体の欠陥部があったとき、この欠陥部に電源の許容容量以上の電流が流れてしまい、電圧が降下し、帯状の異常の画像が生じてしまうものである。一方、電流値Iと電圧値Vとの関係がこの線Aよりも下にある帯電ローラは、感光体の欠陥部があってもこの欠陥部に電源の許容容量以上の電流が流れ込むことがない。その結果、電圧降下が起きることがなく、帯状の異常画像が生じることがない。また、電流値Iと電圧値Vとの関係が、図8の線Bで示す曲線(I=5.0×10−11×V2.4)未満だと、帯電ローラの抵抗が高くなりすぎて、感光体表面を十分に帯電させることができず、画像の地肌汚れが発生してしまった。すなわち、帯電ローラに流れる電流値が、以下の式の範囲内であれば、帯状の異常画像が生じることなく、感光体表面を十分に帯電させることができる。
数2では、帯電ローラに流れる電流値Iに対して、設定した境界値であるが、帯電ローラの動的抵抗値Rに対して、設定すると、以下のようになる。
図9の点線Aで示す曲線が、動的抵抗の下限値(R=3.2×109×V−1.4)であり、動的抵抗値Rと電圧値Vとの関係がこの点線Aよりも下にある帯電ローラは、感光体の欠陥部があったとき、この欠陥部に電源の許容容量以上の電流が流れてしまい、電圧が降下し、帯状の異常の画像が生じてしまうものである。一方、電流値Iと電圧値Vとの関係がこの点線Aよりも上にある帯電ローラは、欠陥部に電源の許容容量以上の電流が流れむことがない。その結果、電圧降下が起きることがなく、帯状の異常画像が生じることがない。また、動的抵抗値Rと電圧値Vとの関係が、図9の点線Bで示す曲線(R=2.0×1010×V−1.4)を越える帯電ローラは、帯電ローラの抵抗が高くなりすぎて、感光体表面を十分に帯電させることができず、画像の地肌汚れが発生させてしまう。これより、帯電ローラに流れる動的抵抗値Rが、上記の式の範囲内であれば、帯状の異常画像が生じることなく、感光体表面を十分に帯電させることができる。 The curve indicated by the dotted line A in FIG. 9 is the lower limit value (R = 3.2 × 10 9 × V −1.4 ) of the dynamic resistance, and the relationship between the dynamic resistance value R and the voltage value V is this dotted line. In the charging roller below A, when there is a defective portion of the photoreceptor, a current exceeding the allowable capacity of the power source flows through the defective portion, the voltage drops, and a belt-like abnormal image is generated. Is. On the other hand, in the charging roller in which the relationship between the current value I and the voltage value V is above the dotted line A, a current exceeding the allowable capacity of the power source does not flow to the defective portion. As a result, no voltage drop occurs and no band-like abnormal image occurs. A charging roller in which the relationship between the dynamic resistance value R and the voltage value V exceeds the curve (R = 2.0 × 10 10 × V −1.4 ) indicated by the dotted line B in FIG. Becomes too high, the surface of the photoconductor cannot be sufficiently charged, and the background of the image is stained. Accordingly, when the dynamic resistance value R flowing through the charging roller is within the range of the above formula, the surface of the photoreceptor can be sufficiently charged without causing a band-like abnormal image.
次に、帯電ローラの材料などを変更して、材料などが変わっても、上記式が適用できるかどうか検証試験を行った。以下に、検証試験に使用した帯電ローラについて、説明する。 Next, a verification test was conducted to determine whether the above formula could be applied even if the material of the charging roller was changed and the material changed. The charging roller used for the verification test will be described below.
[帯電ローラA]
帯電ローラAは、次のようにして作成したものである。直径8[mm]ステンレスからなる芯金に、ABS樹脂(GR−0500、電気化学工業製)100重量部に、ポリエーテルエステルアミド成分を含有するイオン導電性の高分子化合物(IRGASTAT P18、チバスペシャルティケミカルズ製)60重量部を配合した組成物を、射出成形により被覆し、抵抗層を形成した。なお、抵抗層の体積抵抗率は、1×106[Ωcm]とした。次いでこの表面に、アクリルシリコン樹脂(3000VH−P、川上塗料社製)、イソシアネート系硬化剤、及び、酸化スズ(全固形分に対して60重量%)からなる樹脂組成物を塗布して、約10μm厚の表面層を形成することにより、直径12mmの帯電ローラAを得た。
[Charging roller A]
The charging roller A is prepared as follows. An ion conductive polymer compound (IRGASTAT P18, Ciba Specialty) containing a polyether ester amide component in 100 parts by weight of ABS resin (GR-0500, manufactured by Denki Kagaku Kogyo) on a core metal made of stainless steel having a diameter of 8 [mm]. A composition containing 60 parts by weight of Chemicals) was coated by injection molding to form a resistance layer. The volume resistivity of the resistance layer was 1 × 10 6 [Ωcm]. Next, a resin composition composed of an acrylic silicon resin (3000 VH-P, manufactured by Kawakami Paint Co., Ltd.), an isocyanate curing agent, and tin oxide (60% by weight based on the total solid content) is applied to the surface, and about By forming a surface layer having a thickness of 10 μm, a charging roller A having a diameter of 12 mm was obtained.
[帯電ローラB]
帯電ローラBは、次のようにして作成したものである。直径8[mm]のステンレスからなる芯金に、エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーCG、ダイソー社製)100重量部及び過塩素酸アンモニウム4重量部からなるゴム組成物を射出成形により被覆して被覆層を形成し、これを加硫して抵抗層を形成した。次いで、この抵抗層の表面に、ポリビニルブチラール樹脂(デンカブチラール3000−K、電気化学工業社製)、イソシアネート系硬化剤及び酸化スズ(全固形分に対して60重量%)からなる樹脂組成物を塗布して、約10μm厚の表面層を形成することにより、直径12[mm]の帯電ローラBを得た。
[Charging roller B]
The charging roller B is produced as follows. A rubber layer composed of 100 parts by weight of epichlorohydrin rubber (Epichromer CG, manufactured by Daiso Corporation) and 4 parts by weight of ammonium perchlorate is coated on a metal core made of stainless steel having a diameter of 8 [mm] by injection molding to form a coating layer. This was vulcanized to form a resistance layer. Next, on the surface of the resistance layer, a resin composition comprising a polyvinyl butyral resin (Denkabutyral 3000-K, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), an isocyanate curing agent and tin oxide (60% by weight with respect to the total solid content). The charging roller B having a diameter of 12 [mm] was obtained by coating to form a surface layer having a thickness of about 10 μm.
[帯電ローラC]
帯電ローラCは、次のようにして作成したものである。直径8[mm]ステンレスからなる芯金に、ABS樹脂(GR−0500、電気化学工業製)100重量部に、ポリエーテルエステルアミド成分を含有するイオン導電性の高分子化合物(IRGASTAT P18、チバスペシャルティケミカルズ製)80重量部を配合した組成物(体積抵抗1×106Ωcm)を、射出成形により被覆し、抵抗層を形成させた。次いでこの表面に、アクリルシリコン樹脂(3000VH−P、川上塗料社製)、イソシアネート系硬化剤、及び、酸化スズ(全固形分に対して60重量%)からなる樹脂組成物を塗布して、約10[μm]厚の表面層を形成することにより、直径12[mm]の帯電ローラCを得た。
[Charging roller C]
The charging roller C is produced as follows. An ion conductive polymer compound (IRGASTAT P18, Ciba Specialty) containing a polyether ester amide component in 100 parts by weight of ABS resin (GR-0500, manufactured by Denki Kagaku Kogyo) on a core metal made of stainless steel having a diameter of 8 [mm]. A composition containing 80 parts by weight of Chemicals (
[帯電ローラD]
帯電ローラDは、次のようにして作成したものである。直径8[mm]のステンレスからなる芯金に、ABS樹脂(GR−0500、電気化学工業製)100重量部に、ポリエーテルエステルアミド成分を含有するイオン導電性の高分子化合物(IRGASTAT P18、チバスペシャルティケミカルズ製)10重量部を配合した組成物を、射出成形により被覆し、抵抗層を形成させた。なお、このときの抵抗層の体積抵抗率を、(体積抵抗1×106[Ωcm])とした。次いでこの表面に、アクリルシリコン樹脂(3000VH−P、川上塗料社製)、イソシアネート系硬化剤、及び、酸化スズ(全固形分に対して60重量%)からなる樹脂組成物を塗布して、約10[μm]厚の保護層を形成することにより、直径12[mm]の帯電ローラDを得た。
[Charging roller D]
The charging roller D is produced as follows. An ion conductive polymer compound (IRGASTAT P18, Ciba) containing a polyetheresteramide component in 100 parts by weight of ABS resin (GR-0500, manufactured by Denki Kagaku Kogyo) on a metal core made of stainless steel having a diameter of 8 [mm]. A composition containing 10 parts by weight of Specialty Chemicals) was coated by injection molding to form a resistance layer. The volume resistivity of the resistance layer at this time was (
[帯電ローラE]
帯電ローラEは、次のようにして作成したものである。直径8[mm]のステンレスからなる芯金に、ABS樹脂(GR−0500、電気化学工業製)100重量部に、導電性カーボンブラック(ケッチェンブラックEC、ケッチェンブラックインターナショナル社製)10重量部を配合した組成物を、射出成形により被覆し、抵抗層を形成させた。次いでこの表面に、ポリアミド樹脂(ダイアミドT−171、ダイセルヒュルス社製)とカーボンブラック(全固形分に対して10重量%)からなる樹脂組成物を塗布して、約10[μm]厚の表面層を形成することにより、直径12[mm]の帯電ローラEを得た。
[Charging roller E]
The charging roller E is produced as follows. 10 parts by weight of conductive carbon black (manufactured by Ketjen Black EC, Ketjen Black International Co., Ltd.), 100 parts by weight of ABS resin (GR-0500, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) The composition containing was coated by injection molding to form a resistance layer. Next, a resin composition composed of polyamide resin (Daiamide T-171, manufactured by Daicel Huls) and carbon black (10% by weight with respect to the total solid content) was applied to the surface, and a thickness of about 10 [μm] was applied. By forming the surface layer, a charging roller E having a diameter of 12 [mm] was obtained.
[動的抵抗値の測定]
次に、本検証試験における動的抵抗値Rの測定について説明する。動的抵抗値Rを測定する装置装置は、リコー製プリンタIpsio Color 8150(直接転写方式のフルカラープリンタ)の感光体及び帯電ローラを一体に支持した感光体ユニットを利用した。このプリンタの帯電ローラとして上記作成した帯電ローラA〜Eを装着し、金属電極1として、プリンタに使用される感光体の基体となる直径30mmのアルミ素管を装着した。金属電極と帯電ローラとの配置関係は基本的に図3と同様としてるが、本測定では帯電ローラにスペーサを設けず、圧縮ばね20によって帯電ローラ2の表層8を金属電極1に接触させている。金属電極1がモータによって、回転することにより、帯電部材2は金属電極1に連れ回り、略等速度で回転する。モータの駆動は直径30[mm]の金属電極を30rpmの速度(47.1[mm/s])で回転させた。また、電流波形測定装置としてオシロスコープ(Tektronix製 TDS−3012B)を用いた。外部電源から直流電圧を印加し、その時流れる電流のうち回転中の帯電ローラ2周期分の電流の平均値から、動的抵抗値(電圧/電流)を測定した。印加電圧−350,−500(V)の2点で測定した。
[Measurement of dynamic resistance]
Next, measurement of the dynamic resistance value R in this verification test will be described. As a device for measuring the dynamic resistance value R, a photoreceptor unit that integrally supports a photoreceptor and a charging roller of a Ricoh printer Ipsio Color 8150 (direct transfer type full-color printer) is used. The above-prepared charging rollers A to E were mounted as charging rollers of this printer, and an aluminum base tube having a diameter of 30 mm serving as a base of a photoreceptor used in the printer was mounted as the
[画像の評価]
画像の評価は、以下のように行った。帯電ローラA乃至Eいずれかとピンホールを開けた感光体とをリコー製プリンタIpsio Color 8150改造機に装着し、5千枚の連続画像出力を行い、画像評価した。なお、画像出力時にはプリンタ標準のスペーサを帯電ローラに装着し、近接帯電方式とした。ピンホールを開けた感光体は、プリンタ用感光体に対し、微小硬度計(大洋テスター製 3M−2)により、先端角60°の円錐圧子を、95g重の荷重で圧接して、感光体表面にピンホールを作成した。帯電方式はAC/DC重畳方式であり、帯電の条件は、ピーク間電圧:2.0kV,周波数:1.35kHz,DC成分電圧:−800[V]とした。また、測定環境は、温度:20[℃],湿度:45[%RH]とした。
画像の評価は評価見本との比較を目視で行った。評価項目は異常画像と画質である。なお、画質については、「4:問題が無い」、「3:ほぼ問題が無い」、「2:やや問題がある」、「1:問題がある」の4段階で評価した。
[Image Evaluation]
The image was evaluated as follows. One of the charging rollers A to E and a photoconductor with a pinhole formed therein were mounted on a modified Ricoh printer Ipsio Color 8150, and 5,000 continuous images were output and image evaluation was performed. When outputting an image, a standard printer spacer is attached to the charging roller, and the proximity charging method is adopted. The photoconductor with the pinhole opened is pressed against the photoconductor for the printer with a conical indenter with a tip angle of 60 ° with a load of 95 g by a micro hardness tester (3M-2 manufactured by Taiyo Tester). A pinhole was created. The charging method was an AC / DC superposition method, and the charging conditions were a peak-to-peak voltage: 2.0 kV, a frequency: 1.35 kHz, and a DC component voltage: −800 [V]. The measurement environment was set to temperature: 20 [° C.] and humidity: 45 [% RH].
The image was evaluated by visual comparison with an evaluation sample. Evaluation items are abnormal images and image quality. The image quality was evaluated in four stages: “4: no problem”, “3: almost no problem”, “2: a little problem”, and “1: a problem”.
以下にその結果を示す。
なお、上記数3から求めた−350[V]のときの動的抵抗Rの下限値は、9.6×105[Ω]であり、上限値は、5.48×106[Ω]である。また、−500[V]のときの動的抵抗Rの下限値は、5.3×105[Ω]であり、上限値は、3.33×106[Ω]である。 In addition, the lower limit value of the dynamic resistance R at −350 [V] obtained from the above formula 3 is 9.6 × 10 5 [Ω], and the upper limit value is 5.48 × 10 6 [Ω]. It is. Further, the lower limit value of the dynamic resistance R at −500 [V] is 5.3 × 10 5 [Ω], and the upper limit value is 3.33 × 10 6 [Ω].
表1から分かるように、−350[V]、−500[V]ともに、数式の範囲内である帯電ローラA、帯電ローラBに関しては、帯状の画像、非画像部の地肌汚れが発生しておらず、ほぼ問題のない画質であった。一方、−350[V]、−500[V]ともに、動的抵抗値が、数3の下限値以下であった、帯電ローラC、帯電ローラEでは、帯状の異常画像が発生しており、画質に問題が生じた。また、−350[V]、−500[V]ともに数3の上限値を越えていた帯電ローラDは、非画像部の地汚れが発生し、画質に問題が生じた。 As can be seen from Table 1, with respect to the charging roller A and the charging roller B that are within the range of both -350 [V] and -500 [V], the band-like image and the background stain of the non-image portion are generated. The image quality was almost satisfactory. On the other hand, in both of −350 [V] and −500 [V], the dynamic resistance value is equal to or lower than the lower limit of Equation 3, and the belt-like abnormal image is generated in the charging roller C and the charging roller E. There was a problem with the image quality. Further, the charging roller D in which both of −350 [V] and −500 [V] exceeded the upper limit of the number 3 caused the soiling of the non-image area, resulting in a problem in image quality.
このように、抵抗層の配合量や材質の違いがあっても、動的抵抗値Rが上記数3の範囲に入っていれば、帯状の異常画像や、非画像部の地汚れが生じることのない帯電ローラを提供できることがわかる。 Thus, even if there is a difference in the blending amount and material of the resistance layer, if the dynamic resistance value R is in the range of the above formula 3, a belt-like abnormal image or non-image portion ground stains may occur. It can be seen that a charging roller having no toner can be provided.
(1)
以上、本実施形態の帯電装置によれば、被帯電部材たる感光体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうような電流の流れ易い帯電ローラであるか否かを正確に評価することができる。
(2)
また、上記帯電ローラに流れる電流値IがI≦3.1×10−10×V2.4であるとき、帯電ローラを良品と評価する。これにより、良品と評価された帯電ローラを装置に組み込めば、感光体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことがない。
(3)
また、帯電ローラに流れる電流値IがI≧5.0×10−11×V2.4であるとき、帯電ローラを良品と評価する。これにより、良品と評価された帯電ローラを装置に組み込めば、被帯電体の表面を良好に帯電させることができる。
(4)
また、上記帯電ローラに流れる電流値Iから算出した動的抵抗値RがR≧3.2×109×V−1.4であるとき、帯電部材を良品と評価する。この良品と評価された帯電ローラを装置に組み込めば、感光体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことがない。
(5)
また、帯電ローラに流れる電流値Iから算出した動的抵抗値RがR≦2.0×1010×V−1.4であるとき、帯電ローラを良品と評価する。この良品と評価された帯電ローラを装置に組み込めば、被帯電体の表面を良好に帯電させることができる。
(6)
また、帯電ローラの回転速度を47[mm/s]以上としている。帯電ローラの回転速度を47[mm/s]以下とすると、電極部材と接触している帯電ローラの表面に長期間過剰な電流が流れることとなり、帯電ローラが破損するおそれがある。また、帯電ローラの回転速度を47[mm/s]以下とすると、帯電ローラの電流測定部分に電気容量分の電荷が溜まり、電気容量を含めた電流の流れ易さを検知することができなくなってしまう。47[mm/s]以上ととすることで、電極部材と接触している帯電ローラの表面に長期間過剰な電流が流れることが抑制され、帯電ローラが破損するのを抑制することができる。また、帯電ローラに蓄積された電荷が電極に流れてしまい、電気容量を含めた電流の流れ易さを検知することができる。
(7)
また、帯電ローラに流れる電流値Iが5.0×10−11×V2.4≦I≦3.1×10−10×V2.4である帯電ローラを用いることで、感光体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことがない。その結果、電源の電圧値が降下することが抑制され、感光体表面を良好に帯電することができる。
(8)
また、帯電ローラに流れる電流値から算出した動的抵抗値が3.2×109×V−1.4≦R≦2.0×1010×V−1.4である帯電ローラを用いることで、感光体の欠陥部に電源のリミットが働くほど過剰な電流が流れてしまうことがない。その結果、電源の電圧値が降下することが抑制され、感光体表面を良好に帯電することができる。
(9)
また、本実施形態の帯電装置は、上記(7)または(8)の帯電ローラを用いているので、感光体を良好に帯電させることができる。
(10)
また、本実施形態の帯電装置によれば、上記帯電ローラに直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加しているので、直流電圧のみを印加するものに較べ、ギャップ変動や帯電ローラや感光体に抵抗変動多少があっても、安定した放電量を得ることができ、感光体表面を均一に帯電することができる。
(11)
また、帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧を感光体の帯電開始電圧の2倍以上に設定したので、感光体から帯電ローラ12への放電、すなわち逆放電が生じて帯電ローラ12の電気抵抗が不均一となっても、交流電圧のならし効果が良好に働き、より安定的に感光体を均一帯電することができる。
(12)
また、ギャップ形成部材たるスペーサを設けて、帯電ローラと感光体との間にギャップを形成したので、被帯電体表面に付着している異物が帯電ローラに付着することを抑制することができる。また、放電生成物質が滞留することがなく、感光体表面に放電生成物質が付着するのを抑制することができ、画像流れを抑制することができる。
(13)
また、帯電ローラと感光体との間のギャップを1〜100[μm]とすることで、像担持体上に付着する放電生成物の量を少なくすることができ、斑点状の異常画像や、画像流れが発生することを防止することが可能となる。
(14)
また、帯電ローラと感光体との間のギャップをトナー粒径よりも大きくしたので、トナーが帯電ローラに付着するのを抑制することができ、帯電性能の低下を抑えることができる。
(15)
また、帯電ローラ表面をクリーニングするクリーニング部材を設けたことで、帯電ローラがトナーや紙粉などの異物で汚れてしまうのを抑制し、長期間帯電性能を維持することができる。
(16)
また、クリーニング部材をブレード形状にすることで、帯電ローラ表面の汚れを良好に除去することができる。
(17)
また、クリーニング部材をブラシ形状としても、帯電ローラ表面の汚れを良好に除去することができる。
(18)
さらに、クリーニング部材をローラ形状としても、帯電ローラ表面の汚れを良好に除去することができる。
(19)
また、ローラ形状のクリーニング部材をメラミン樹脂発泡体とすることで、良好なクリーニング性能を維持することができる。
(20)
また、上記ローラ状、ブラシ状のクリーニング部材を回転可能にすることで、クリーニング部材の外周面に均一に帯電ローラから除去した異物を付着させることができる。これにより、クリーニング部材を不動に固定して、クリーニング部材の特定の個所だけが常に帯電ローラに接触させたものに比べて、長期にわたり、クリーニング性能を維持することができる。
(21)
また、帯電ローラが導電性の基体と、基体の外周にある抵抗層と、抵抗層の外周にある表面層とからなり、表面層は、ベース材とベース材に分散された導電剤とを有している。これにより、低湿環境や高湿環境になったときも、電子伝導性の表面層16bが、帯電ローラ内部の水分の出入りを抑えるため、帯電ローラ12の抵抗変動を抑えることができる。これにより環境が変化しても、感光体表面の帯電電位の変動を小さくすることができ、放電の安定性を高めることができる。
(22)
また、表層16bの抵抗が低いと、表面層16bの表面抵抗率が低下し、帯電ローラ表面にも電流経路が形成され、帯電ローラ12の軸線方向に電流が流れ、これによって放電エネルギーが空隙に均一化されないおそれがある。その結果、放電集中が発生し、ストリーマ放電が発生するおそれがある。表面層8の体積抵抗率を抵抗層16aの体積抵抗率よりも高くすることにより、帯電ローラ12の表面方向への電流経路が形成されることを防止でき、放電を均一化し、異常放電の発生を阻止することができる。
(23)
また、本実施形態の画像形成装置は、上記(9)~(22)に示した特徴点を有する帯電装置を用いているので、感光体表面の欠陥部があっても、帯状の異常画像が生じることがない。
(24)
また、感光体が、フィラーを含有した表面層を有しているので、表面硬度が高められ、耐摩耗性が向上して、感光体の寿命を大きく伸ばすことが可能となる。
(25)
また、上記帯電装置と上記感光体とが、一体かつ本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジ内に設けられている。これにより、感光体と帯電ローラとのギャップが維持されたまま、プロセスカートリッジを装置本体から着脱させることができる。よって、プロセスカートリッジの着脱によって、帯電ローラ感光体とのギャップが変化することがないので、ギャップが広がって、放電生成物が増えるなどの不具合を抑制することができる。
(26)
また、感光体と接触する接触部材を有したクリーニング装置もプロセスカートリッジ内に設けるので、帯電装置と感光体と一体となって着脱することができ、微小ギャップGの大きさが大きく変動してしまう不具合を阻止できる。
(27)
また、感光体を複数備え、これら複数の感光体それぞれに異なる色のトナー像を形成し、異なる色のトナー像を転写体に順に重ね合わせることで、カラー画像を得ることができる。
(1)
As described above, according to the charging device of this embodiment, it is accurately determined whether or not the charging roller is easy to flow a current so that an excessive current flows so that a power source limit is applied to a defective portion of the photosensitive member as a member to be charged. Can be evaluated.
(2)
Further, when the current value I flowing through the charging roller is I ≦ 3.1 × 10 −10 × V 2.4 , the charging roller is evaluated as a non-defective product. As a result, if a charging roller evaluated as a non-defective product is incorporated in the apparatus, an excessive current will not flow to the extent that the power source limit is applied to the defective portion of the photoreceptor.
(3)
Further, when the current value I flowing through the charging roller is I ≧ 5.0 × 10 −11 × V 2.4 , the charging roller is evaluated as a non-defective product. Thus, if a charging roller evaluated as a good product is incorporated into the apparatus, the surface of the member to be charged can be charged satisfactorily.
(4)
When the dynamic resistance value R calculated from the current value I flowing through the charging roller is R ≧ 3.2 × 10 9 × V− 1.4 , the charging member is evaluated as a non-defective product. If the charging roller evaluated as a non-defective product is incorporated in the apparatus, an excessive current will not flow to the extent that the power source limit is applied to the defective portion of the photoreceptor.
(5)
When the dynamic resistance value R calculated from the current value I flowing through the charging roller is R ≦ 2.0 × 10 10 × V− 1.4 , the charging roller is evaluated as a non-defective product. If the charging roller evaluated as a good product is incorporated in the apparatus, the surface of the member to be charged can be charged satisfactorily.
(6)
The rotation speed of the charging roller is 47 [mm / s] or more. If the rotation speed of the charging roller is 47 [mm / s] or less, an excessive current will flow on the surface of the charging roller in contact with the electrode member for a long period of time, and the charging roller may be damaged. If the rotation speed of the charging roller is set to 47 [mm / s] or less, electric charge corresponding to the electric capacity is accumulated in the current measuring portion of the charging roller, and it becomes impossible to detect the ease of current flow including the electric capacity. End up. By setting it as 47 [mm / s] or more, it is possible to suppress an excessive current from flowing on the surface of the charging roller in contact with the electrode member for a long period of time, and to prevent the charging roller from being damaged. Further, the charge accumulated in the charging roller flows to the electrode, and it is possible to detect the ease of current flow including the electric capacity.
(7)
Further, by using a charging roller having a current value I flowing through the charging roller of 5.0 × 10 −11 × V 2.4 ≦ I ≦ 3.1 × 10 −10 × V 2.4 , defects in the photoconductor Excessive current does not flow so that the limit of the power supply works on the part. As a result, a drop in the voltage value of the power source is suppressed, and the surface of the photoreceptor can be charged satisfactorily.
(8)
In addition, a charging roller having a dynamic resistance value calculated from the current value flowing through the charging roller of 3.2 × 10 9 × V −1.4 ≦ R ≦ 2.0 × 10 10 × V −1.4 is used. Thus, an excessive current does not flow to the extent that the power source limit acts on the defective portion of the photoreceptor. As a result, a drop in the voltage value of the power source is suppressed, and the surface of the photoreceptor can be charged satisfactorily.
(9)
In addition, since the charging device according to the present embodiment uses the charging roller (7) or (8), the photosensitive member can be charged satisfactorily.
(10)
Further, according to the charging device of the present embodiment, since a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage is applied to the charging roller, gap fluctuations, charging rollers, and photoconductors are compared with those that apply only a DC voltage. Even if there is some variation in resistance, a stable discharge amount can be obtained and the surface of the photoreceptor can be uniformly charged.
(11)
In addition, since the peak-to-peak voltage of the AC voltage applied to the charging roller is set to be twice or more the charging start voltage of the photosensitive member, a discharge from the photosensitive member to the charging
(12)
In addition, since a spacer is provided as a gap forming member and a gap is formed between the charging roller and the photosensitive member, it is possible to suppress foreign matter adhering to the surface of the charged body from adhering to the charging roller. In addition, the discharge generation material does not stay, the adhesion of the discharge generation material to the surface of the photoreceptor can be suppressed, and the image flow can be suppressed.
(13)
Further, by setting the gap between the charging roller and the photosensitive member to 1 to 100 [μm], it is possible to reduce the amount of discharge products adhering to the image carrier, It is possible to prevent the occurrence of image flow.
(14)
In addition, since the gap between the charging roller and the photosensitive member is made larger than the toner particle size, it is possible to suppress the toner from adhering to the charging roller and to suppress the deterioration of the charging performance.
(15)
In addition, by providing a cleaning member for cleaning the surface of the charging roller, the charging roller can be prevented from being contaminated with foreign matters such as toner and paper powder, and the charging performance can be maintained for a long time.
(16)
In addition, by making the cleaning member into a blade shape, the surface of the charging roller can be satisfactorily removed.
(17)
Further, even if the cleaning member has a brush shape, the surface of the charging roller can be satisfactorily removed.
(18)
Furthermore, even if the cleaning member is formed in a roller shape, the surface of the charging roller can be satisfactorily removed.
(19)
Moreover, favorable cleaning performance can be maintained by using a roller-shaped cleaning member as a melamine resin foam.
(20)
In addition, by making the roller-shaped and brush-shaped cleaning member rotatable, foreign matter removed from the charging roller can be uniformly attached to the outer peripheral surface of the cleaning member. Accordingly, the cleaning performance can be maintained for a long period of time as compared with the case where the cleaning member is fixedly fixed and only a specific portion of the cleaning member is always in contact with the charging roller.
(21)
The charging roller includes a conductive substrate, a resistance layer on the outer periphery of the substrate, and a surface layer on the outer periphery of the resistance layer. The surface layer has a base material and a conductive agent dispersed in the base material. is doing. As a result, even when the environment becomes a low humidity environment or a high humidity environment, the electron
(22)
Further, when the resistance of the
(23)
In addition, since the image forming apparatus of the present embodiment uses the charging device having the feature points shown in the above (9) to (22), even if there is a defective portion on the surface of the photoreceptor, a belt-like abnormal image is generated. It does not occur.
(24)
Further, since the photoconductor has a surface layer containing a filler, the surface hardness is increased, the wear resistance is improved, and the life of the photoconductor can be greatly extended.
(25)
In addition, the charging device and the photosensitive member are provided in a process cartridge that is integrated and detachable from the main body. Thus, the process cartridge can be detached from the apparatus main body while the gap between the photosensitive member and the charging roller is maintained. Therefore, since the gap with the charging roller photoconductor does not change by attaching or detaching the process cartridge, it is possible to suppress problems such as an increase in the gap and an increase in discharge products.
(26)
Further, since the cleaning device having a contact member that contacts the photosensitive member is also provided in the process cartridge, the charging device and the photosensitive member can be attached and detached together, and the size of the minute gap G greatly varies. We can prevent trouble.
(27)
A color image can be obtained by providing a plurality of photoconductors, forming toner images of different colors on each of the photoconductors, and sequentially superimposing the toner images of different colors on the transfer body.
1 感光体
5 帯電装置
9 補助クリーニング装置
10 クリーニング装置
12 帯電ローラ
13 クリーニング部材
DESCRIPTION OF
Claims (27)
上記帯電部材に流れる電流値I、該帯電部材に印加する電圧をVとしたとき、電流値Iが
I≦3.1×10−10×V2.4
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とする帯電部材評価方法。 In the charging member evaluation method according to claim 1,
When the current value I flowing through the charging member and the voltage applied to the charging member are V, the current value I is I ≦ 3.1 × 10 −10 × V 2.4.
When this is the case, the charging member is evaluated as a non-defective product.
上記帯電部材に流れる電流値Iが
I≧5.0×10−11×V2.4
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とする帯電部材評価方法 In the charging member evaluation method according to claim 2,
The current value I flowing through the charging member is I ≧ 5.0 × 10 −11 × V 2.4.
The charging member is evaluated as a non-defective product.
上記帯電部材に流れる電流値Iと、該帯電部材に印加する電圧をVとから算出した動的抵抗値Rと、該帯電部材に印加する電圧をVのとの関係が
R≧3.2×109×V−1.4
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とする帯電部材評価方法。 In the charging member evaluation method according to claim 1,
The relationship between the current value I flowing through the charging member, the dynamic resistance value R calculated from the voltage applied to the charging member V, and the voltage applied to the charging member V is R ≧ 3.2 ×. 10 9 × V -1.4
When this is the case, the charging member is evaluated as a non-defective product.
上記動的抵抗値Rが
R≦2.0×1010×V−1.4
であるとき、帯電部材を良品と評価することを特徴とする帯電部材評価方法。 In the charging member evaluation method according to claim 4,
The dynamic resistance value R is R ≦ 2.0 × 10 10 × V −1.4
When this is the case, the charging member is evaluated as a non-defective product.
上記帯電部材の回転速度を47[mm/s]以上とすることを特徴とする帯電部材評価方法。 In the charging member evaluation method according to any one of claims 1 to 5,
A charging member evaluation method, wherein a rotation speed of the charging member is 47 [mm / s] or more.
該帯電部材を金属電極に接触させ、該帯電部材を回転させるとともに該帯電部材に電圧を印加して、そのとき帯電部材に流れる電流値をI、該帯電部材に印加する電圧をVとしたとき、電流値Iが
5.0×10−11×V2.4≦I≦3.1×10−10×V2.4
となるように構成したを特徴とする帯電部材。 In the roller-shaped charging member that discharges to the surface of the member to be charged and charges the surface of the member to be charged,
When the charging member is brought into contact with the metal electrode, the charging member is rotated, and a voltage is applied to the charging member. The current value flowing through the charging member at that time is I, and the voltage applied to the charging member is V. The current value I is 5.0 × 10 −11 × V 2.4 ≦ I ≦ 3.1 × 10 −10 × V 2.4
A charging member characterized by being configured as follows.
該帯電部材を金属電極に接触させ、該帯電部材を回転させるとともに該帯電部材に電圧を印加して、そのとき帯電部材に流れる電流値から算出した動的抵抗値R、該帯電部材に印加する電圧をVとしたとき、動的抵抗値Rが
3.2×109×V−1.4≦R≦2.0×1010×V−1.4
となるように構成したことを特徴とする帯電部材。 In the roller-shaped charging member that discharges to the surface of the member to be charged and charges the surface of the member to be charged,
The charging member is brought into contact with the metal electrode, the charging member is rotated, and a voltage is applied to the charging member. At that time, a dynamic resistance value R calculated from a current value flowing through the charging member is applied to the charging member. When the voltage is V, the dynamic resistance value R is 3.2 × 10 9 × V −1.4 ≦ R ≦ 2.0 × 10 10 × V −1.4
A charging member characterized by being configured as follows.
該帯電部材として、請求項7または8の帯電部材を用いたことを特徴とする帯電装置。 A charging device comprising a charging member disposed opposite to an image carrier, and discharging the charging member to charge the image carrying surface;
A charging device using the charging member according to claim 7 or 8 as the charging member.
上記帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加したことを特徴とする帯電装置。 The charging device according to claim 9, wherein
A charging device, wherein a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage is applied to the charging member.
上記帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧を像担持体の帯電開始電圧の2倍以上に設定したことを特徴とする帯電装置。 The charging device according to claim 10.
A charging device characterized in that the peak-to-peak voltage of the AC voltage applied to the charging member is set to be twice or more the charging start voltage of the image carrier.
上記帯電部材と上記像担持体との間にギャップを形成するギャップ形成部材を設けたことを特徴とする帯電装置。 The charging device according to any one of claims 9 to 11,
A charging device comprising a gap forming member for forming a gap between the charging member and the image carrier.
上記帯電部材と上記像担持体との間のギャップを1〜100[μm]としたことを特徴とする帯電装置。 The charging device according to claim 12, wherein
A charging device, wherein a gap between the charging member and the image carrier is 1 to 100 [μm].
上記帯電部材と上記像担持体との間のギャップをトナー粒径よりも大きくしたことを特徴とする帯電装置。 The charging device according to claim 12 or 13,
A charging device, wherein a gap between the charging member and the image carrier is larger than a toner particle size.
上記帯電部材表面をクリーニングするクリーニング部材を設けたことを特徴とする帯電装置。 The charging device according to any one of claims 9 to 14,
A charging device comprising a cleaning member for cleaning the surface of the charging member.
上記クリーニング部材をブレード形状としたことを特徴とする帯電装置。 The charging device according to claim 15, wherein
A charging device, wherein the cleaning member has a blade shape.
上記クリーニング部材をブラシ形状としたことを特徴とする帯電装置。 The charging device according to claim 15, wherein
A charging device, wherein the cleaning member has a brush shape.
上記クリーニング部材をローラ形状としたことを特徴とする帯電装置。 The charging device according to claim 15, wherein
A charging device, wherein the cleaning member has a roller shape.
上記クリーニング部材をメラミン樹脂発泡体としたことを特徴とする帯電装置。 The charging device of claim 18, wherein
A charging device, wherein the cleaning member is a melamine resin foam.
上記クリーニング部材を回転可能の支持したことを特徴とする帯電装置。 The charging device according to any one of claims 17 to 19,
A charging device, wherein the cleaning member is rotatably supported.
上記帯電部材が、導電性の基体と、該基体の外周にある抵抗層と、該抵抗層の外周にある表面層とからなり、該表面層は、ベース材とベース材に分散された導電剤とを有していることを特徴とする帯電装置。 The charging device according to any one of claims 9 to 20,
The charging member includes a conductive substrate, a resistance layer on the outer periphery of the substrate, and a surface layer on the outer periphery of the resistance layer, and the surface layer is a base material and a conductive agent dispersed in the base material. And a charging device.
上記表面層の体積抵抗率を、上記抵抗層の体積抵抗率よりも高く設定したことを特徴とする帯電装置。 The charging device of claim 21, wherein
The charging device according to claim 1, wherein the volume resistivity of the surface layer is set higher than the volume resistivity of the resistance layer.
上記帯電装置として、請求項9乃至22いずれかの帯電装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus comprising an image carrier and a charging device for charging the image carrier,
An image forming apparatus using the charging device according to claim 9 as the charging device.
上記像担持体が、フィラーを含有した表面層を有していることを特徴とする画像形成装置。 24. The image forming apparatus according to claim 23.
An image forming apparatus, wherein the image carrier has a surface layer containing a filler.
上記帯電装置と上記像担持体とが、一体かつ本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジ内に設けられていることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 23 or 24.
An image forming apparatus, wherein the charging device and the image carrier are provided in a process cartridge configured integrally and detachably with respect to the main body.
上記プロセスカートリッジ内に上記像担持体に付着した転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置を設けたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 25.
An image forming apparatus comprising: a cleaning device for cleaning transfer residual toner adhering to the image carrier in the process cartridge.
上記像担持体を複数備え、これら複数の像担持体それぞれに異なる色のトナー像を形成し、該異なる色のトナー像を転写体に順に重ね合わせてカラー画像を得ることを特徴とする画像形成装置。 27. The image forming apparatus according to claim 26.
An image formation comprising: a plurality of the image carriers, and forming a color image on each of the plurality of image carriers, and sequentially superimposing the different color toner images on a transfer member. apparatus.
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