JP2008225065A - 帯電装置、カートリッジ、および画像形成装置 - Google Patents

帯電装置、カートリッジ、および画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 発泡体セルの切削粉を効果的に除去する帯電装置、この帯電装置を備えたカートリッジ、および、画像欠陥の発生が抑制された画像形成装置を提供する。
【解決手段】 被電荷付与体の表面に接触して回転しながら該被電荷付与体の表面に電荷を付与する電荷付与ロールと、前記電荷付与ロールの周面に接触し、従動回転する発泡体からなるクリーニングロールと、前記電荷付与ロールの周面に接触する、表面粗さ(Rz)が30μm以上200μm未満の有機高分子化合物のシートとを備えた。
【選択図】 図2

Description

本発明は、電荷付与ロールにより被電荷付与体の表面に電荷を付与する帯電装置、帯電装置を備えたカートリッジ、および画像形成装置に関する。
従来より、表面にトナーによる現像像の保持が可能な像保持体の表面を帯電器により帯電して静電潜像を形成し、形成した静電潜像をトナーを含む現像剤で現像して得た現像像を記録媒体上に転写および定着させることで記録媒体上に画像を形成する画像形成装置が知られている。
この様な画像形成装置に備えられている帯電器の一例として、回転する像保持体の表面に接触し、従動回転しながらこの像保持体の表面に電荷を付与する電荷付与ロールが知られている。
この電荷付与ロールには、像保持体に付着していた不要物が移行してくる場合があり、電荷付与ロールに不要物が付着したままになっていると、帯電不良等による画像欠陥が長期的に引き起こされるおそれがある。
そこで、電荷付与ロールに発泡ウレタン製や発泡ポリスチレン製の樹脂発泡体からなるクリーニングロールを接触させ従動回転させることで、電荷付与ロールに付着した不要物を除去する提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。
上記提案のクリーニングロールは、電荷付与ロールに与えるストレスが少なく、長期クリーニング性に優れるという特性を有している。
特開平05−297690号公報
しかしながら、上述の、樹脂発泡体からなるクリーニングロールには、製造時や使用時に破壊された発泡体セルの切削粉が付着している場合があり、その切削粉が電荷付与ロールに移行して付着したままとなると、やはり、帯電不良等による画像欠陥が長期的に発生する。
本発明は、上記事情に鑑み、発泡体セルの切削粉を効果的に除去する帯電装置、この帯電装置を備えたカートリッジ、および、画像欠陥の発生が抑制された画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の帯電装置は、
被電荷付与体の表面に接触して回転しながらこの被電荷付与体の表面に電荷を付与する電荷付与ロールと、
上記電荷付与ロールの周面に接触し、従動回転する発泡体からなるクリーニングロールと、
上記電荷付与ロールの周面に接触する、表面粗さ(Rz)が30μm以上200μm未満の有機高分子化合物のシートとを備えたことを特徴とする。
本発明の帯電装置では、クリーニングロールから電荷付与ロールに移行してくる発泡体セルの切削粉を電荷付与ロールから除去するために、有機高分子化合物のシートを備え、さらには、切削粉の中でも画質に悪影響を与える、粒径が200μm以上の切削粉を電荷付与ロール表面から除去すべく、このシートの表面粗さの上限を200μm未満にするとともに、シートの表面が滑らか過ぎることによる目詰まりで切削粉の除去性能が低下しないように、シートの表面粗さの下限を30μm以上としている。したがって、本発明の帯電装置によれば、画質に悪影響を与える発泡体セルの切削粉を効果的に除去することができる。
ここで、本発明の帯電装置の上記シートが、このシートの面部分で上記電荷付与ロールの周面に接触するものであることが好ましい。
この様に、シートの面部分で電荷付与ロールの周面に接触するようにすると、シートの先端で接触する場合と比べ、電荷付与ロールに与えるダメージを軽減することができる。
また、本発明の帯電装置の上記電荷付与ロールの表面が、上記シートと上記クリーニングロールとのうちの少なくとも一方の材料と同じ材料からなるものであることも好ましい態様である。
この様にすると、電荷付与ロールの材料とは異なる材料の部材が電荷付与ロールと擦れ合うことによる、この電界による切削粉の電荷付与ロールへの移動も抑えることができ、これにより、切削粉の除去をより一層効果的に行うことができる。
また、本発明の帯電装置の上記電荷付与ロールが、表面がフッ素樹脂からなるものであり、上記クリーニングロールが、発泡ウレタンからなるものであることも好ましい態様である。
切削粉を電荷付与ロールに向かわせる電界が発生する、発泡ウレタンからなるクリーニングロールと、表面がフッ素樹脂からなる電荷付与ロールとの組み合わせにおいても、電荷付与ロールからの切削粉の除去を効果的に行うことができる。
上記目的を達成するための本発明のカートリッジは、
表面に像を保持する像保持体;
被電荷付与体の表面に接触して回転しながらこの被電荷付与体の表面に電荷を付与する電荷付与ロールと、上記電荷付与ロールの周面に接触し、従動回転する発泡体からなるクリーニングロールと、上記電荷付与ロールの周面に接触する、表面粗さ(Rz)が30μm以上200μm未満の有機高分子化合物のシートとを有する帯電装置;および
上記帯電装置によって帯電された像保持体の表面に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置;
を備えたことを特徴とする。
上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
表面に像を保持する像保持体;
被電荷付与体の表面に接触して回転しながらこの被電荷付与体の表面に電荷を付与する電荷付与ロールと、上記電荷付与ロールの周面に接触し、従動回転する発泡体からなるクリーニングロールと、上記電荷付与ロールの周面に接触する、表面粗さ(Rz)が30μm以上200μm未満の有機高分子化合物のシートとを有する帯電装置;および
上記帯電装置によって帯電された像保持体に静電潜像を形成し、その静電潜像を現像して現像像を形成する像形成部;
を備えたことを特徴とする。
本発明の画像形成装置によれば、画像欠陥の発生を抑制することができる。
本発明によれば、発泡体セルの切削粉を効果的に除去する帯電装置、この帯電装置を備えたカートリッジ、および、画像欠陥の発生が抑制された画像形成装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の第1実施形態の概念構成図である。
図1に概念が示されているプリンタ1は、筐体10の内部にY、M、C、K各色用のカートリッジ2Y、2M、2C、2Kと、Y、M、C、K各色用の露光器が組み込まれた露光ユニット3と、記録用紙100が収容された用紙カセット4と、用紙カセット4から引き出された記録用紙100をベルト50上に載せて矢印A方向に搬送するベルト搬送部5と、記録用紙100上に重ね合わされたトナー像を記録用紙に加熱定着させる定着器6とを構成要素としている。
ベルト搬送部5は、ベルト50と、このベルト50を循環移動させるためにこのベルト50が掛け回された回転ロール51とからなる。尚、図示の煩雑さを防ぐために、用紙カセット4から記録用紙100を引き出してベルト搬送部5へ送り込む給紙部についての図示、また、像保持体20Kの表面に形成されたトナー像をベルト搬送部5の上に載置された記録用紙100上に転写するための、実際にはベルト50の内側に配備されている転写ロールの図示は省略している。
このプリンタ1では、不図示の操作パネルにおいてプリント動作の開始が指示されると、用紙カセット4に収容されている記録用紙100が給紙部によって引き出され、引き出された記録用紙100は、ベルト搬送部5のベルト50上に載置され、定着装置6に到達するまでの間に、Y、M、C、K各色用のカートリッジ2Y、2M、2C、2Kそれぞれで形成された各色のトナー像が、Y色、M色、C色、およびK色の順で記録用紙100上に転写される。その後、各色トナー像が積み重ねられてなる多色トナー像は、定着器6において加熱および加圧され、多色トナー像は記録用紙100上に定着される。その後、多色トナー像が定着された記録用紙100は、筐体の上面10aに排出される。
図2は、本発明のカートリッジの第1実施形態の構成断面図である。
図2には、Y、M、C、K各色用のカートリッジ2Y、2M、2C、2KのうちのK色用のカートリッジ2Kの断面が示されている。これらY、M、C、K各色用のカートリッジ2Y、2M、2C、2Kは、全て同じ構造となっており、以下では、K色用のカートリッジ2Kを代表的に取りあげて説明する。
K色用のカートリッジ2Kは、像保持体20K、帯電装置21K、現像装置22K、およびクリーナ23Kを構成要素としている。
クリーナ23Kは、像保持体20Kの表面に当接するブレード230Kと土台231Kとからなる。
帯電装置21Kは、本発明の帯電装置の第1実施形態であり、詳しくは後述するが、矢印B方向に回転する像保持体20Kに接触して従動回転しながらこの像保持体20Kの表面を帯電する帯電ロール210Kと、この帯電ロール210Kに接触し、その接触部分でこの帯電ロール210Kの回転方向(矢印D方向)と同じ回転方向(矢印E方向)に回転する、この帯電ロール210Kの表面から付着物を除去する発泡ウレタンロール211Kと、帯電ロール210Kに面部分で接触した、クリーナ23Kの土台231Kに一部が固定されたシート212Kとを有している。
現像装置22Kは、K色のトナー200を収容したハウジング221Kと、ハウジング221Kに収容されているトナー200を表面に保持しながら矢印Cの向きに回転する現像ロール220Kとを有している。尚、図2には、K色用の露光器から照射された露光光が一点鎖線で示されている。また、本実施形態における現像装置22Kおよび露光ユニット3が、本発明にいう像形成部の一例に相当する。
このカートリッジ2Kでは、上述したようにK色のトナー像の形成が行われており、まず、帯電装置21Kによって、矢印Bの向きに回転する像保持体20Kの表面に所定の電荷が付与されて、上述の露光ユニット3うちのK色用の露光器からK色用の画像に応じた露光光が照射されて像保持体20Kの表面に静電潜像が形成される。その後、この静電潜像は、矢印C方向に回転する現像ロール220Kに保持されたK色トナーによって現像され、この像保持体20Kの表面にはK色トナー像が形成される。表面に形成されたK色のトナー像を記録用紙上に転写した後、像保持体20Kの表面は、クリーナ23Kによってクリーニングされる。
このプリンタ1では、このカートリッジ2Kがプリンタ1の内部から引出自在に装填されており、像保持体20K、帯電装置21K、あるいは現像装置22Kに起因した画像欠陥が発生している場合には、ユーザの手でカートリッジごと交換できるようになっている。
図3は、本発明の帯電装置の第1実施形態の拡大図である。
図3には、本発明の帯電装置の第1実施形態である帯電装置21Kを、現像ロール220K側から見た場合が示されている。この帯電装置21Kは、像保持体20Kに接触して従動回転する、表面がフッ素系アクリル樹脂からなる帯電ロール210Kと、この帯電ロール210Kに接触して回転する発泡ウレタンロール211Kと、帯電ロール210Kに面部分で接触する、ウレタン樹脂からなるシート212Kとで構成されている。
この帯電装置21Kでは、像保持体20Kに接触して従動回転している帯電ロール210Kに、像保持体20Kに付着した付着物が移行しても除去できるように、クリーニングロールとして発泡体ウレタンロール211Kが帯電ロール210Kに接触して従動回転している。帯電ロール210Kをクリーニングするクリーニングロールとして発泡材が採用されているのは、帯電ロール210Kに与えるストレスが少なく、長期クリーニング性に優れているからである。
ところで、この帯電装置21Kでは、トナーや外添剤の付着を防止するために表面がフッ素系アクリル樹脂からなる帯電ロール210Kを用いており、この帯電ロール210Kとこの帯電ロール210Kに従動回転する発泡体ウレタンロール211Kとの間には、発泡ウレタンロール211Kに付着している切削粉を帯電ロール210Kに向かわせる電界が発生する。そこで、この帯電装置21Kでは、帯電ロール210Kの表面からこの切削粉を除去するために、帯電ロール210Kに面部分で接触する、表面粗さ(Rz)が30μmのウレタン樹脂からなるシート212Kが備えられている。シートの表面粗さが30μmに設定されているのは、帯電ロール210Kに付着した切削粉のうち画質に悪影響を与える、粒径200μm以上の切削粉を除去するためと、シートの表面粗さが少ない、すなわちシートの表面が滑らか過ぎることでシート表面に発生した目詰まりによって切削粉の除去性能が低下しないようにするためである。これにより、本実施形態の帯電装置21Kによれば、画質に悪影響を与える発泡体セルの切削粉を効果的に除去することができる。本実施形態のプリンタ1によれば、画像欠陥の発生を抑制することができる。
次に、本発明の画像形成装置の第2実施形態について説明する。
第2実施形態であるプリンタと、第1実施形態であるプリンタ1との間の相違点は、帯電装置の帯電ロールの材料が異なる点であるので、以下ではこの点についてのみ説明する。尚、本実施形態のプリンタの外観および構成は、第1実施形態のプリンタ1の外観および構成と同じであるので図示および説明は省略する。
第1実施形態である帯電装置21Kの帯電ロール210Kがフッ素系アクリル樹脂からなるものであるのに対し、本発明の画像形成装置の第2実施形態であるプリンタに備えられている、本発明の帯電装置の第2実施形態では、ウレタン樹脂製の帯電ロールが使用されている。この様に、ウレタン樹脂製のシート212Kに接触する帯電ロールについてもウレタン樹脂製とすることで、摩擦帯電性の差による電界の発生を防止し、帯電ロールからの切削粉の除去に寄与することができる。したがって、本発明の画像形成装置の第2実施形態のプリンタによれば、画像欠陥の発生を抑制することができる。
尚、以上に説明した実施形態では、シート212Kの材料としてウレタン樹脂を例に挙げて説明したが、本発明では、表面粗さ(Rz)が30μm以上200μm未満の有機高分子化合物のシートであればこれに限るものではなく、材料にポリイミド樹脂を用いてもよく、また、シート212Kの表面粗さ(Rz)が30μmの場合を例に挙げて説明したが、本発明では、シートの表面粗さ(Rz)が30μm以上200μm未満であれば30μmに限るものではない。さらには、シート212Kの面部分で帯電ロールの周面に接触する場合を例に挙げて説明したが、シート212Kが、その先端で帯電ロールに接触するものであっても、本発明の基本的な効果を減却するものではない。
次に、本発明に関する実施例(1〜4)および比較例(1〜3)について説明する。
これら実施例および比較例は、Fuji Xerox社製のDocuprint 205に備えられている帯電装置を、被電荷付与体である感光体の表面に接触して従動回転する帯電ロールと、この帯電ロールに接触して従動回転する、発泡ウレタンからなるクリーニングロールと、帯電ロールに面部分で接触するシートとからなる、以下に説明する条件設定が可能な帯電装置に交換した改造機において、帯電装置の構成要件をそれぞれ異ならせて高温高湿である室温28℃湿度85%の環境下と低温低湿である室温10℃湿度15%の環境下との双方で20000枚プリントした後にプリントしたそれぞれのハーフトーン画像における‘色点発生の有無’、および、‘帯電ロールへのトナー・外添剤の固着の有無’について評価したものである。
実施例1は、ウレタン樹脂製の帯電ロールに接触する、ウレタン樹脂製のシートの表面粗さ(Rz)を30μmとした場合であり、実施例2は、シートの表面粗さ(Rz)を190μmとした以外は、実施例1と同じ条件とした。実施例3は、シートを表面粗さ(Rz)が30μmのポリイミド樹脂製とした以外は実施例1と同じ条件とした。実施例4は、フッ素系アクリル樹脂製の帯電ロールに接触する、ウレタン樹脂製のシートの表面粗さ(Rz)を30μmとした場合であり、比較例1は、ウレタン樹脂製のシートの表面粗さ(Rz)を25μmとした以外は実施例1と同じ条件とし、比較例2は、ウレタン樹脂製のシートの表面粗さ(Rz)を500μmとした以外は実施例1と同じ条件とした。比較例3は、フッ素系アクリル樹脂製の帯電ロールに接触する、ウレタン樹脂製のシートの表面粗さ(Rz)を25μmとした。
評価は、ハーフトーン画像上に発生した‘色点’が0個であれば‘未発生’、1個以上5個未満の場合は‘多少発生’、5個以上の場合は‘発生’としている。‘帯電ロールへのトナー・外添剤の固着’が0箇所であれば‘なし’、1箇所以上5箇所未満の場合は‘多少あり’、5箇所以上の場合は‘あり’としている。‘判定’は、高温高湿下および低温低湿下での‘色点’の発生と‘帯電ロールへのトナー・外添剤の固着’の有無とを総合的に判断し、問題なしを‘◎’、ほぼ問題なしを‘○’、許容範囲内を‘△’、問題ありを‘×’とした。
Figure 2008225065
表1には、上述の実施例(1〜4)および比較例(1〜3)それぞれについて‘帯電ロールの材料’、‘クリーニングロールの材料’、‘シートの材料’、‘高温高湿下の色点発生有無’、‘低温低湿下の色点発生有無’、‘帯電ロールへのトナー・外添剤固着の有無’、および‘判定’の内容が示されており、実施例1では、‘帯電ロールへのトナー・外添剤固着’は多少見られるものの、‘高温高湿下’および‘低温低湿下’での‘色点発生’は見られず、‘判定’は‘○’となっている。実施例2では、‘高温高湿下’および‘低温低湿下’における‘色点発生’と、‘帯電ロールへのトナー・外添剤固着’との双方が見られず、‘判定’は‘◎’となっている。比較例1では、‘高温高湿下’での‘色点発生’は見られないものの、‘低温低湿下’での‘色点発生’および‘帯電ロールへのトナー・外添剤固着’が見られ、‘判定’は‘×’となっており、比較例2では、‘帯電ロールへのトナー・外添剤固着’は見られないものの、‘高温高湿下’および‘低温低湿下’での‘色点発生’が見られ、‘判定’は‘×’となっている。これら実施例1、実施例2、比較例1、および比較例2からは、シートの表面粗さが細かいと、トナーや外添剤が帯電ロールに固着し易くなることが読みとれるが、これは、シートの表面粗さが細かいと、シート表面にトナー等が残留し易くなり、表面に残留したトナーが帯電ロールとの摺擦によりフィルミングを起こすためと考えられる。また、シートの表面粗さ(Rz)を30μm以上200μm未満とすることで、クリーニングロールの材料である発泡ウレタンの切削粉が帯電ロールに付着して引き起こされる‘色点発生’を防止できることが確認できた。
表面粗さ(Rz)が30μmのポリイミド樹脂製のシートを使用している実施例3では、‘高温高湿下’における‘色点発生’は見られないものの、‘低温低湿下’における‘色点発生’および‘帯電ロールへのトナー・外添剤固着’が多少見られる。しかしながら、‘判定’は‘△’となっている。
実施例3と実施例1からは、シートの材料をウレタン樹脂とする方が、ポリイミド樹脂とする場合に比べて低温低湿下における、帯電ロールからの切削粉の除去性に優れることが確認された。
ウレタン樹脂製のシートの表面粗さ(Rz)が30μmであるものの、フッ素系アクリル樹脂からなる帯電ロールを使用した実施例4では、‘高温高湿下’における‘色点発生’および‘帯電ロールへのトナー・外添剤固着’は見られないものの、‘低温低湿下’において‘色点発生’が多少見られる。しかしながら、‘判定’は‘△’となっている。フッ素系アクリル樹脂からなる帯電ロールを使用しているものの、表面粗さ(Rz)が25μmのウレタン樹脂製のシートを使用している比較例3では、‘帯電ロールへのトナー・外添剤固着’は見られないものの、‘高温高湿下’および‘低温低湿下’において‘色点発生’が見られ、‘判定’は‘×’となっている。比較例3では、比較例1と比べて、帯電ロールの材料が、トナー等が付着し難いフッ素系アクリル樹脂にウレタン樹脂から変更されていることで、シートの表面が粗さが細かくても‘帯電ロールへのトナー・外添剤固着’については改善されているものの、帯電ロール側に切削粉を向かわせる電界が発生することと、シートの表面粗さが25μmと細かいことで‘高温高湿下’における‘色点発生’については悪化している。比較例3に対し、シートの表面粗さが30μmである点のみが異なる実施例4では、‘高温高湿下’および‘低温低湿下’における‘色点発生’について改善が図られている。これら実施例4と比較例3の結果から、帯電ロールへのトナー等の付着を防止するために帯電ロールの表面をフッ素系アクリル樹脂からなるものとする場合には、シートの表面粗さを30μmとすることで、帯電ロール側に切削粉を向かわせる向きに発生する電界に抗してこの切削粉を帯電ロールから除去できることが確認された。
本発明の画像形成装置の第1実施形態の概略構成図である。 本発明のカートリッジの第1実施形態の構成断面図である。 本発明の帯電装置の第1実施形態の拡大図である。
符号の説明
1 プリンタ
10 筐体
2Y、2M、2C、2K カートリッジ
20K 像保持体
21K 帯電装置
210K 帯電ロール
211K 発泡体ウレタンロール
212K シート
22K 現像装置
220K 現像ロール
221K ハウジング
23 クリーナ
230 ブレード
231 土台
4 用紙カセット
5 ベルト搬送部

Claims (6)

  1. 被電荷付与体の表面に接触して回転しながら該被電荷付与体の表面に電荷を付与する電荷付与ロールと、
    前記電荷付与ロールの周面に接触し、従動回転する発泡体からなるクリーニングロールと、
    前記電荷付与ロールの周面に接触する、表面粗さ(Rz)が30μm以上200μm未満の有機高分子化合物のシートとを備えたことを特徴とする帯電装置。
  2. 前記シートが、該シートの面部分で前記電荷付与ロールの周面に接触するものであることを特徴とする請求項1記載の帯電装置。
  3. 前記電荷付与ロールの表面が、前記シートと前記クリーニングロールとのうちの少なくとも一方の材料と同じ材料からなるものであることを特徴とする請求項1記載の帯電装置。
  4. 前記電荷付与ロールが、表面がフッ素樹脂からなるものであり、
    前記クリーニングロールが、発泡ウレタンからなるものであることを特徴とする請求項1記載の帯電装置。
  5. 表面に像を保持する像保持体;
    被電荷付与体の表面に接触して回転しながら該被電荷付与体の表面に電荷を付与する電荷付与ロールと、前記電荷付与ロールの周面に接触し、従動回転する発泡体からなるクリーニングロールと、前記電荷付与ロールの周面に接触する、表面粗さ(Rz)が30μm以上200μm未満の有機高分子化合物のシートとを有する帯電装置;および
    前記帯電装置によって帯電された像保持体の表面に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置;
    を備えたことを特徴とするカートリッジ。
  6. 表面に像を保持する像保持体;
    被電荷付与体の表面に接触して回転しながら該被電荷付与体の表面に電荷を付与する電荷付与ロールと、前記電荷付与ロールの周面に接触し、従動回転するクリーニングロールと、上記電荷付与ロールの周面に接触する、表面粗さ(Rz)が30μm以上200μm未満の有機高分子化合物のシートとを有する帯電装置;および
    上記帯電装置によって帯電された像保持体に静電潜像を形成し、その静電潜像を現像して現像像を形成する像形成部;
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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JP2010078779A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Fuji Xerox Co Ltd 帯電部材清掃器、帯電装置、カートリッジ、および画像形成装置

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