JP2007264100A - 接触帯電装置及びこれを使用する画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 帯電ローラの回転ムラによって生じるジッタ画像を発生させることなく、かつ軸方向に均一に、帯電ローラをクリーニングする。
【解決手段】 感光体ドラム３に接触して感光体ドラム３を一様帯電する接触帯電ローラ２６と、接触帯電ローラ２６に接触して接触帯電ローラ２６をクリーニングするブラシローラ２７と、接触帯電ローラに対するブラシローラの食い込み量を調節する調節手段とを備える帯電装置において、ブラシローラ２６を回転しつつ軸方向に往復移動し、ブラシローラの駆動端側での軸受け２８の結合部の高さＸ１を従動側の高さＸ２より小さくすることにより、ブラシローラの食い込み量を駆動側で大きくする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、接触帯電装置及びこれを使用する画像形成装置に関し、特に、接触帯電ローラをブラシローラでクリーニングする接触帯電装置及びこれを使用する画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体を帯電させるための手段としてはコロナ帯電器が広く利用されてきた。ところが、コロナ帯電器を利用した帯電方式ではオゾンの発生量が多いという問題点があり、近年、オゾンレスを達成するために帯電ローラをはじめとする接触帯電方式が採用されることが多くなっている。ところで、帯電ローラを使用したシステムにおいては帯電ローラがクリーニングブレードをすり抜けたトナー外添材などで汚れることによる画像不良が問題となる。このため、帯電ローラ汚れをクリーニングする方法が種々立案されている。

例えば、特許文献１に開示された「クリーニング装置、画像形成装置、プロセスユニット、クリーニング方法及び画像形成方法」では、ブラシローラを帯電ローラに対して当接しながら従動回転させることによって、クリーニング機構の複雑化を避けながらも必要なクリーニング性能を得る。
特開２００５−４０６５号公報（図７、段落００３１）

ところが、特許文献１では、数万枚レベルのユニット寿命である場合は寿命を通して良好なクリーニング性能を得られるが、従動回転ではクリーニング力が弱いため数十万レベルの長寿命化を達成することが難しい。長寿命化を達成するためには積極的にトナー外添材を除去するべくクリーニング力の強化が必須となるが、この場合は帯電ローラ上にトナー外添材を固着させてしまい逆に帯電性能を低下させてしまったり、また帯電ローラの回転が不安定となりジッタ画像を発生させてしまうという問題がある。

この問題に対しては、帯電ローラの中心を通る水平線より上部で帯電ローラにブラシローラを接触させ、このブラシは単糸繊度１〜１０Ｔ（デシテックス）、密度１５０〜３００ｋＦ／ｉｎｃｈ^２の範囲（Ｆはフィラメント）とし、ブラシローラを帯電ローラに対して線速差をもって回転させるとともに軸方向に往復運動させ、なお且つブラシローラの軸受け形状はブラシローラが帯電ローラから遠ざかる方向に長穴として、ブラシが最もローラから離れた場合のローラ−ブラシ食込み量を０．１ｍｍ以下とすることで対策可能となったが、若干ながらブラシローラの軸方向でクリーニングムラが生じ、従動側の方がグレーがやや濃いという問題が発生した。これは駆動側はギヤの回転時の逃げが発生するため、駆動側より従動側の方がややブラシローラの帯電ローラへのあたりが強くなり、従動側が駆動側より外添材の固着度が大きくなるため、カブリにまではいたらないもののグレー画像のような中間調パターンを印字すると軸方向ムラが浮き出てくるというものである。

そこで、本発明の課題は、帯電ローラの回転ムラによって生じるジッタ画像を発生させることなく、かつ軸方向に均一に、帯電ローラをクリーニングすることである。

上述した課題を解決するため、本発明では、第１に、感光体ドラムに接触して感光体ドラムを一様帯電する接触帯電ローラと、接触帯電ローラに接触して接触帯電ローラをクリーニングするブラシローラとを備え、ブラシローラを回転しつつ軸方向に往復移動する帯電装置において、接触帯電ローラに対するブラシローラの食い込み量を、ブラシロールの駆動側で大きくし、従動側で小さくする。

本発明では、第２に、ブラシの単糸繊度が１から１０Ｔ（デシテックス）、密度が１５０から３００ｋＦ／ｉｎｃｈ^２である。

本発明では、第３に、当該ブラシの毛倒れ方向は、ブラシローラの回転方向に対して順方向である。

第４に、本発明の画像形成装置は、静電潜像を形成する感光体と、上述した接触帯電装置と、画像を感光体上に露光する露光手段と、露光により形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段と、当該トナー像を記録体に転写する転写手段と、記録体上のトナー像を記録体上に定着する定着手段とを備える。

本発明によれば、第１に、帯電ローラの軸方向のクリーニングムラが解消される。

本発明によれば、第２に、所定の材質のブラシにより、クリーニング性能が向上する。

本発明によれば、第３に、ブラシの側面も帯電ローラに接触するため、接触面積が広がり、クリーニング性能が向上する。

本発明によれば、第４に、グレー画像のような中間調パターンを印字しても軸方向ムラが生じない。

本発明によれば、帯電ローラの回転ムラが生じないためジッタ画像の発生がなく、また３０万枚の連続印字を行っても、トナー外添材の固着による著しい表面電位の低下もなく、さらに感光体ドラム軸方向でグレー画像の濃度ムラを生じることもなく、感光体ドラム寿命にわたって良好な画像を保つことが可能となった。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。但し、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等に特定的な記載があっても、本発明をそれに限定する趣旨ではない。

［接触帯電装置］ まず、図１ないし図３を参照して、接触帯電装置について説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）を参照すると、帯電手段は、感光体ドラム３と、感光体ドラム３の表面を帯電させる帯電ローラ２６と、この帯電ローラ２６にほぼ真上から当接して、帯電ローラ２６に付着したトナー等をクリーニングするブラシローラ２７とを有する。ブラシローラ２７は、例えば導電性のナイロン製である。

帯電ローラ２６とブラシローラ２７の両端軸部２６ａ、２７ａは、軸受部材２８でそれぞれ保持されている。軸受部材２８には、帯電ローラ２６の両端軸部２６ａを回転可能に保持する軸穴２８ａが形成されるとともに、ブラシローラ２７の両端軸部２７ａを回転、上下移動、かつ軸方向に往復移動（図１（ｂ）の矢印ａ）可能に保持する長軸穴２８ｂが形成されている。

各軸受部材２８は、スプリング２９で下方に付勢されて、各軸受部材２８を介して帯電ローラ２６がスプリング２９の付勢力で感光体ドラム３に当接するようになっている。帯電ローラ２６は、各軸受部材２８の長軸穴２８ｂでガイドされて、自重で帯電ローラ２６に当接するようになっている。

図１（ｃ）を参照すると、ブラシローラ２７の帯電ローラ２６に対するブラシの毛倒れ方向は、帯電ローラ２６の回転方向Ａに倣い、帯電ローラの回転方向（時計回り方向）に倒すことが好ましい。これにより、帯電ローラ２６の回転に対する負荷が小さくなり、ジッタ画像の発生が抑えられる。

図２は、帯電ローラ２６とブラシローラの従動側（右端）の斜視図である。帯電ローラ２６の一方の軸部２６ａには、感光体ドラム３の一方の端部のギア部３ａに噛み合うギア部２６ｂが設けられるとともに、ブラシローラ２７の一方の軸部２７ａには、帯電ローラ２６のギア部２６ｂに噛み合うギア部２７ｂが設けられている。感光体ドラム３のギア部３ａと帯電ローラ２６のギア部２６ｂとの噛み合いによって、帯電ローラ２６が感光体ドラム３と同期回転されるとともに、帯電ローラ２６のギア部２６ｂとブラシローラ２７のギア部２７ｂとの噛み合いによって、ブラシローラ２７も自重で帯電ローラ２６に当接した状態で、回転駆動されるようになる。

ブラシローラ２７の上下移動量は、ギア部２６ｂ、２７ｂの噛み合い深さで吸収し、ブラシローラ２７の軸方向の往復移動量は、ギア部２６ｂ、２７ｂの噛み合い幅で吸収することができる。また、ギア部２６ｂ、２７ｂの歯数を変えることで、帯電ローラ２６に対してブラシローラ２７が線速差を生ずるように回転駆動することができる。

図３は、帯電ローラ２６の駆動側（左端）の斜視図である。ブラシローラ２７の他方の軸部２７ａには、軸方向に湾曲変形させた円板状カム３０を設けられている。この円板状カム３０は、ブラシローラ２７の他方の軸部の図示しない小判状部に回転不自在に嵌合する。これにより、ブラシローラは、その軸方向に往復移動する。

次に、本実施形態の接触帯電装置の具体的な動作について説明する。

感光体ドラム３に帯電ローラ２６を当接し、帯電ローラ２６にはブラシローラ２７が接触している。ブラシローラ２７の軸穴はブラシローラ２７が帯電ローラ２６から遠ざかる方向に長穴になっているが、ブラシローラ２７は帯電ローラ２６の中心を通る水平線より上部に位置するためブラシローラ２７の自重により帯電ローラ２６へ接触している。この構成により、ブラシローラ２７の偏心などにより帯電ローラ２６への負荷が変動し、帯電ローラ２６の回転が不安定となりそうになってもブラシローラ２７が帯電ローラ２６から退避して負荷を吸収することでジッタ画像を抑制できる。

ここで、本発明では、ブラシローラ２７が最も帯電ローラ２６に食い込んだ場合の食込み量が従動側＜駆動側になるよう設定する。

そのために、例えば、図４に示すように、軸受２８の接続部の高さＸ１（駆動端側）、Ｘ２（従動端側）とすると、Ｘ２をＸ１より大きくするとよい。本実施形態では軸受けを１つの部材としたが、それぞれの軸受けを別体として上記の関係を満たすよう構成してもよい。また、これに限らず、駆動側のバネ２９の力を、駆動側で強く、従動側で弱くしてもよい。

［画像形成装置］ 次に、図５を参照して、以上説明した接触帯電装置を使用する画像形成装置について説明する。本実施形態の画像形成装置は、静電潜像を形成する感光体ドラム３と、以上説明した接触帯電装置（帯電ローラ２６、ブラシローラ２７）と、画像を前記感光体上に露光する図示しない露光手段と、前記露光により形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段４と、当該トナー像を記録体に転写する転写手段５と、前記記録体上の前記トナー像を前記記録体上に定着する定着手段（加熱ローラ６１、加圧ローラ６２）とを備える。

以下、画像形成プロセスに従って、各部について説明する。

感光体ドラム３表面の潜像保持体としては、有機または無機の、従来公知の種々の感光体が使用できる。このうち、無機の感光体としては、例えば、導電性基体上に、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミウム等の無機光導電材料の薄膜からなる感光層を形成したもの等が挙げられる。また、有機の感光体としては、導電性基体上に、単層型または積層型の、有機の感光層を形成したものが挙げられ、このうち単層型の感光層としては、電荷発生剤、電荷輸送剤等をバインダ樹脂中に分散させたものが挙げられる。また、積層型の感光層としては、電荷発生剤からなる電荷発生層と、電荷輸送剤をバインダ樹脂中に分散させた電荷輸送層とをこの順に、または逆の順に積層したもの等が挙げられる。

潜像保持体としての感光体の表面に静電潜像を保持させるためには、弾性体で被覆した帯電ローラ２６に直流電圧、又は、直流重畳交流電圧を印加して、感光体ドラム１を所定極性に帯電させる。クリーニングローラ２７は、クリーニング手段７をすり抜けた残留トナーや紙粉などが帯電ローラに付着するのを防止するものであり、ブラシローラが好適である。ただし、帯電ローラ２６に限らず、コロトロン・スコロトロンを用いてもよい。

一様帯電後、感光体ドラム３の感光体上に、図示しない露光手段により、反射原稿を結像するか、画像信号で変調され感光体ドラム３軸方向に走査されたレーザ光を結像するなどして、静電潜像が形成される。

現像手段４では、例えば、磁性１成分ジャンピング現像方法により、静電潜像を保持する感光体ドラム３と、固定磁石を内蔵して回転し、その表面に、磁性トナーの薄層が形成される現像剤担持体とを、薄層と潜像保持体とが接触しないように間隙を保持して対峙させた状態で、薄層から、磁性トナーを潜像保持体の表面に飛翔させて、静電潜像をトナー像に顕像化する。

その後、形成したトナー像を紙等の被印刷物の表面に転写手段５により転写し、定着手段（加熱ローラ６１、加圧ローラ６２）により定着して画像形成する。定着手段の加熱ローラ６１は、例えば、アルミにニウム円筒の外周にシリコーンゴムなどを被覆したものであり、円筒内部には、抵抗過熱対や石英ランプなどの熱源を有する。また、加圧ローラ６２は、例えば、アルミにニウム円筒の外周にシリコーンゴムなどを被覆したものである。

感光体ドラム３の表面に残留した磁性トナーをクリーニング除去するためのクリーニング手段７としては、感光体の表面に圧接させた弾性ブレードを用いるのが好ましい。また、弾性ブレードとしては、ゴムや軟質の樹脂等の公知の種々の弾性ブレードを採用することができる。具体的には、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ウレタン樹脂等からなる弾性ブレードが挙げられる。弾性ブレードは、トナーを良好にクリーニング除去すると共に、感光体の表面に圧接痕等を生じないことを考慮すると、１０〜５０ｇ／ｃｍの線圧で圧接させるのが好ましい。

除電ランプ８は、白色光源などであり、画像形成後の残留電位を除去し、次の画像形成に備える。

［実施例］ ブラシローラの単糸繊度を１から１０Ｔ（デシテックス）、密度を１５０から３００ｋＦ／ｉｎｃｈ^２とした。当社製プリンタ（毎分２８枚）を使用し常温環境にて普通紙で３０万枚の連続印字をおこなった。ブラシロールの食い込み量をブラシロールの駆動側と従動側で異ならせた場合、グレー画像の軸方向ムラは出なかった。しかし、この対策をしないと、グレームラが発生した。

本発明は、接触帯電ローラをブラシローラでクリーニングする接触帯電装置に利用可能である。

接触帯電装置の概略図 帯電ローラの従動端側の斜視図 帯電ローラの駆動端側の正面図 ブラシロール食い込み量制御の一例を示す概念図 画像形成装置の概念図

符号の説明

３ 感光体ドラム
４ 現像手段
５ 転写手段
６１ 加熱ローラ
６２ 加圧ローラ
７ クリーニング手段
８ 除電手段
２６ 帯電ローラ
２７ ブラシローラ
３０ ブラシローラを往復移動するカム

Claims (4)

1. 感光体ドラムに接触して前記感光体ドラムを一様帯電する接触帯電ローラと、
   前記接触帯電ローラに接触して前記接触帯電ローラをクリーニングするブラシローラとを備え、前記ブラシローラを回転しつつ軸方向に往復移動する帯電装置において、
   前記接触帯電ローラに対する前記ブラシローラの食い込み量を、前記ブラシロールの駆動側で大きくし、従動側で小さくすることを特徴とする接触帯電装置。
2. 当該ブラシの単糸繊度が１から１０Ｔ、密度が１５０から３００ｋＦ／ｉｎｃｈ^２であることを特徴とする請求項１記載の接触帯電装置。
3. 当該ブラシの毛倒れ方向は、前記ブラシローラの回転方向に対して順方向であることを特徴とする請求項１記載の接触帯電装置。
4. 静電潜像を形成する感光体と、
   請求項１記載の接触帯電装置と、
   画像を前記感光体上に露光する露光手段と、
   前記露光により形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
   前記トナー像を記録体に転写する転写手段と、
   前記記録体上の前記トナー像を前記記録体上に定着する定着手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。

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