JP2008046172A - 帯電システム及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自らの無端移動する表面を感光体3Yに接触させながらその表面と感光体3Yの表面との間に放電を生じせしめて感光体3Yの表面を一様に帯電せしめる帯電ブラシローラ4Yを具備する帯電装置と、少なくとも交流電圧を具備する帯電バイアスを帯電ブラシローラ4Yに供給する帯電バイアス供給手段と、を備える画像形成装置において、前記交流電圧の周波数f[Hz]を感光体3Yの表面線速V1[mm/sec]で除算した値を1.5〜4とし、且つ、その表面線速V1に対する帯電ブラシローラ4Yの表面線速V2[mm/sec]の比を2倍以上にした。このような設定により、周波数fが比較的低い条件下でも、十分な回数の放電を発生させるようにした。
【選択図】図2
Description
また、請求項2の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を駆動してその表面を無端移動せしめる潜像担持体駆動手段と、自らの無端移動する表面を該潜像担持体に接触させながら該表面と該潜像担持体の表面との間に放電を生じせしめて該潜像担持体の表面を一様に帯電せしめる帯電部材を具備する帯電装置と、該帯電部材を駆動してその表面を該潜像担持体との接触部で該潜像担持体の表面移動方向と同方向に移動させるように無端移動せしめる帯電部材駆動手段と、少なくとも交流電圧を具備する帯電バイアスを該帯電部材に供給する帯電バイアス供給手段と、一様帯電せしめられた該潜像担持体の表面に潜像を書き込む潜像書込手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、を備える画像形成装置であって、上記交流電圧の周波数f[Hz]を被帯電体たる上記潜像担持体の表面線速V1[mm/sec]で除算した値が1.5〜4であり、且つ、該表面線速V1に対する上記帯電部材の表面線速V2[mm/sec]の比が2倍以上であ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の画像形成装置であって、上記比が5倍以下であ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2又は3の画像形成装置において、上記帯電部材として、回転軸部材の表面に立設せしめられた複数の導電性の植毛繊維における先端側を上記潜像担持体に接触させる帯電ブラシローラを用いた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の画像形成装置において、上記帯電ブラシローラとして、上記植毛繊維を斜毛させたものを用いた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2乃至5の何れかの画像形成装置において、上記帯電バイアス供給手段として、ピーク・ツウ・ピーク電圧Vppが500[V]以上、1300[V]以下である上記交流電圧を上記帯電部材に供給するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項2乃至6の何れかの画像形成装置において、上記潜像担持体と上記帯電部材との接触によって形成される帯電ニップの帯電部材表面移動方向における長さを0.5[mm]以上にしたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項2乃至7の何れかの画像形成装置において、上記潜像担持体として、円柱状の円柱部の回転に伴って無端移動する円柱部表面に潜像を担持し、且つ該円柱部の直径が24[mm]以上であるもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項2乃至8の何れかの画像形成装置において、自らの表面を上記帯電部材によって一様に帯電せしめられる前の上記潜像担持体の表面に接触させながら該表面と該潜像担持体との間に放電を生じせしめて該潜像担持体の表面を帯電せしめる第2の帯電部材を設けるとともに、少なくとも直流電圧を具備する帯電バイアスを該第2の帯電部材に供給するように上記帯電バイアス供給手段を構成し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2乃至9の何れかの画像形成装置において、上記現像手段として、現像剤担持体の表面上に担持したトナーによって上記潜像を現像するものを用い、該現像手段による現像で上記潜像担持体の表面に形成されたトナー像を転写体に転写する転写手段を設け、且つ、該転写手段による転写工程を経た後の潜像担持体表面に付着している転写残トナーを該潜像担持体表面から該現像剤担持体の表面に回収させるようにしたことを特徴とするものである。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図1は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー,マゼンダ,シアン,ブラック(以下、Y,M,C,Kと記す)の各色のトナー像を形成するための4つのプロセスユニット1Y,M,C,Kを備えている。また、光書込ユニット50、レジストローラ対54、転写ユニット60等も備えている。各符号の末尾に付された添字Y,M,C,Kは、それぞれイエロー,マゼンダ,シアン,ブラック用の部材であることを示す。
[実験1]
本発明者らは、図1や図2に示した実施形態に係るプリンタと同様の構成の試験機を用意した。そして、この試験機を用いて、帯電バイアス、感光体線速、帯電ブラシローラ線速などの条件を適宜変更しながら、それぞれの条件下にてモノクロのハーフチャート(ハーフトーン階調画像)をA4用紙に5[%]の画像面積率でプリントした。そして、プリント画像や感光体(3K)を拡大観察した結果に基づいて、感光体の帯電ムラやフィルミングの発生を評価した。具体的には、帯電ムラについては、ハーフチャートにおける横方向(主走査方向)の白スジや黒スジの発生レベルに基づいて、顕著に認められる(×)、わずかに確認できるが実用画像で問題とならないレベル(△)、ツー・バイ・ツー画像で問題とならないレベル(○)、ワン・バイ・ワン画像でも問題とならないレベル(◎)の4段階で評価した。また、フィルミングについては、フィルミングに起因してハーフチャートに発生する縦方向のスジや黒スジの発生レベルに基づいて、顕著に認められる(×)、わずかに確認できるが実用画像で問題とならないレベル(△)、ツー・バイ・ツー画像で問題とならないレベル(○)、ワン・バイ・ワン画像でも問題とならないレベル(◎)の4段階で評価した。帯電ムラ、フィルミングの何れにおいても、△、○、◎を許容範囲とし、且つ、×を実使用上差し障りのあるレベルとした。
そこで、本発明者らは、1.5〜4.0という周波数f/線速V1の規定範囲のうち、フィルミングに対して最も不利な周波数f/線速V1=4.0という条件と、帯電ニップ幅を比較的小さくした条件(フィルミングに対して比較的不利な条件)と、感光体径を比較的小さくした条件(フィルミングに対して比較的不利な条件)とを組み合わせて、フィルミングを評価する実験を行った。すると、f/V1=4、帯電ニップ幅=0.5mm、感光体径20mmという条件でも、1万枚出力時のフィルミングの評価結果を△(やや認められる)に留め得ることがわかった。
また、帯電部材として、帯電ブラシローラに代えて、連続して湾曲する周面を有する帯電ローラを用い、且つ、周波数f/線速V1=1.5、線速比(V2/V1)=2に設定した条件で、帯電ムラを評価した結果、このような条件でも帯電ムラを△(やや認められる)に留め得ることがわかった。
線速比(V2/V1)については、上述のように2以上に設定する必要があるが、大きくし過ぎると、帯電ブラシローラとの摺擦による感光体の摩耗が著しくなってしまう。本発明者が実験を行ったところ、線速比(V2/V1)を5よりも大きく設定すると、感光体の摩耗による劣化で1万枚の耐久時間を実現することができなくなることがわかった。よって、本プリンタでは、(V2/V1)を5以下に設定している。
帯電ブラシローラの線速V2については、250[mm]未満に設定することが望ましい。250[mm]以上になると、ブラシからのトナーの飛散量が急激に増大し始めることが、本発明者らの実験によって確認されたからである。
そこで、本発明者らは、交流成分のVppを変化させながらそれぞれのVpp条件下でハーフチャートを出力して、局所的な帯電ムラによる白点や黒点の発生状況を調べる実験を行った。すると、Vppが500[V]を下回ると、白点が急激に目立ち始めることを見出した。また、Vppが1300[V]を上回ると、黒点が急激に目立ち始めることを見出した。
図6は、植毛繊維6Yを直毛方式で回転軸部材5Yに立設せしめた直毛方式のY用の帯電ブラシローラ4Yを示す拡大構成図である。このような帯電ブラシローラ4Yでは、回転軸部材5Y上における各植毛繊維6Yの延在方向が回転軸部材5Yの法線方向になっている。
本第2実施例に係るプリンタでは、いわゆるクリーナーレス方式を採用している。このクレーナーレス方式とは、感光体3Yなどの潜像担持体上に付着している転写残トナーをクリーニング回収するための専用の手段を用いることなく潜像担持体上での画像形成プロセスを実行する方式のことである。また、クリーニング回収するための専用の手段とは、具体的には、転写残トナーを潜像担持体から分離した後、再び潜像担持体に付着させることなく、廃トナー容器まで搬送して回収したり、現像装置内に搬送してリサイクル回収したりする手段である。転写残トナーを潜像担持体から掻き取るクリーニングブレードも、専用の手段に含まれる。
(1)帯電ブラシローラ条件
・材料:カーボン分散6ナイロン
・太さ:2[デニール](許容範囲:3デニール以下)
・植毛密度:26[万本/inch2](許容範囲20万本/inch2以上)
・ブラシ抵抗:106[Ω](許容範囲103〜108)
・繊維抵抗:108[Ω](許容範囲105〜1010)
・ブラシ表面移動方向:ニップにて感光体と同方向
・感光体に対するブラシ食い込み量:0.8[mm](許容範囲0.1〜1.4)
・線速比(V2/V1):2(許容範囲2〜4)
・Vpp:1.0[kV]:(許容範囲0.5〜1.3)
・周波数f:500[Hz](許容範囲100〜1000)
・交流電圧のデューティー:45[%]
・帯電バイアスの直流成分:−500[V]
・シャーリング径:13[mm]
・シャフト径:5[mm]
・ブラシ外径:11[mm]
・植毛方式:斜毛方式
・紙間タイミング、プリントジョブ開始時、あるいはプリントジョブ終了時の少なくとも1つのタイミングで、吐き出しを行う。
・帯電ブラシローラに、帯電用の帯電バイアスとは異なる吐き出しバイアスを印加する。例えば、補助帯電ローラにはバイアスを印加せず、帯電ブラシローラに−1000[V]の直流電圧を印加する。
・ローラ部:ヒドリン系ゴム層+表面保護層
・抵抗:1×105[Ω](許容範囲103〜108)
・ローラ部外径:直径9[mm]
・ゴム層下の芯金の外径:直径6[mm]
・当接圧力:1.5[N]
・回転方式:感光体との当接による従動回転
・補助帯電バイアス:直流−1100[V]
3Y,M,C,K:感光体(潜像担持体)
4Y:帯電ブラシローラ(帯電部材)
5Y:回転軸部材
6Y:植毛繊維
40Y:現像装置(現像手段)
42Y:現像ロール(現像剤担持体たる現像スリーブを具備する)
50:光書込ユニット(潜像書込手段)
60:転写ユニット(転写手段)
61:中間転写ベルト(転写体)
Claims (10)
- 表面が一様に帯電せしめられる被帯電体と、該被帯電体を駆動してその表面を無端移動せしめる被帯電体駆動手段と、自らの無端移動する表面を該被帯電体に接触させながら該表面と該被帯電体の表面との間に放電を生じせしめて該被帯電体の表面を一様に帯電せしめる帯電部材を具備する帯電装置と、該帯電部材を駆動してその表面を該被帯電体との接触部で該被帯電体の表面移動方向と同方向に移動させるように無端移動せしめる帯電部材駆動手段と、少なくとも交流電圧を具備する帯電バイアスを該帯電部材に供給する帯電バイアス供給手段と、を備える帯電システムであって、
上記交流電圧の周波数f[Hz]を上記被帯電体の表面線速V1[mm/sec]で除算した値が1.5〜4であり、且つ、該表面線速V1に対する上記帯電部材の表面線速V2[mm/sec]の比が2倍以上であることを特徴とする帯電システム。 - 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を駆動してその表面を無端移動せしめる潜像担持体駆動手段と、自らの無端移動する表面を該潜像担持体に接触させながら該表面と該潜像担持体の表面との間に放電を生じせしめて該潜像担持体の表面を一様に帯電せしめる帯電部材を具備する帯電装置と、該帯電部材を駆動してその表面を該潜像担持体との接触部で該潜像担持体の表面移動方向と同方向に移動させるように無端移動せしめる帯電部材駆動手段と、少なくとも交流電圧を具備する帯電バイアスを該帯電部材に供給する帯電バイアス供給手段と、一様帯電せしめられた該潜像担持体の表面に潜像を書き込む潜像書込手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、を備える画像形成装置であって、
上記交流電圧の周波数f[Hz]を被帯電体たる上記潜像担持体の表面線速V1[mm/sec]で除算した値が1.5〜4であり、且つ、該表面線速V1に対する上記帯電部材の表面線速V2[mm/sec]の比が2倍以上であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2の画像形成装置であって、
上記比が5倍以下であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2又は3の画像形成装置において、
上記帯電部材として、回転軸部材の表面に立設せしめられた複数の導電性の植毛繊維における先端側を上記潜像担持体に接触させる帯電ブラシローラを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4の画像形成装置において、
上記帯電ブラシローラとして、上記植毛繊維を斜毛させたものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2乃至5の何れかの画像形成装置において、
上記帯電バイアス供給手段として、ピーク・ツウ・ピーク電圧Vppが500[V]以上、1300[V]以下である上記交流電圧を上記帯電部材に供給するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2乃至6の何れかの画像形成装置において、
上記潜像担持体と上記帯電部材との接触によって形成される帯電ニップの帯電部材表面移動方向における長さを0.5[mm]以上にしたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2乃至7の何れかの画像形成装置において、
上記潜像担持体として、円柱状の円柱部の回転に伴って無端移動する円柱部表面に潜像を担持し、且つ該円柱部の直径が20[mm]以上であるもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2乃至8の何れかの画像形成装置において、
自らの表面を上記帯電部材によって一様に帯電せしめられる前の上記潜像担持体の表面に接触させながら該表面と該潜像担持体との間に放電を生じせしめて該潜像担持体の表面を帯電せしめる第2の帯電部材を設けるとともに、少なくとも直流電圧を具備する帯電バイアスを該第2の帯電部材に供給するように上記帯電バイアス供給手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2乃至9の何れかの画像形成装置において、
上記現像手段として、現像剤担持体の表面上に担持したトナーによって上記潜像を現像するものを用い、該現像手段による現像で上記潜像担持体の表面に形成されたトナー像を転写体に転写する転写手段を設け、且つ、該転写手段による転写工程を経た後の潜像担持体表面に付着している転写残トナーを該潜像担持体表面から該現像剤担持体の表面に回収させるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
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