JP2009128512A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ローラの安定駆動を実現し得て、しかも、感光体ドラム１９のトナー付着や像流れの発生を抑制することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像データに基づいて転写像が形成される感光体ドラム１９と、感光体ドラム１９の表面と接触して感光体ドラム１９の表面を帯電する帯電ローラ２９と、感光体ドラム１９の表面と接触して表面を研磨すると共にその全幅Ｗ４が感光体ドラム１９の設定最大転写紙幅Ｗ２よりも広く、且つ、帯電ローラ２９の全幅Ｗ３よりも狭い研磨ローラ３４とを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、プリンタ・複写機・ファクシミリ又はこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置に搭載されて、像担持体の表面を帯電した後に、画像データに基づいて静電潜像を形成することで像担持体の表面に転写像を形成する画像形成装置に関する。

従来から、プリンタ・複写機・ファクシミリ又はこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置には、像担持体の表面を帯電した後に、パーソナルコンピュータ等から出力された印刷データに含まれる画像データや画像読取部で読み取った画像データに基づいて静電潜像を形成することで像担持体の表面に転写像を形成する画像形成部が搭載されている。

像担持体を帯電する帯電方式としては、コロナ放電を利用したスコロトロン方式や、像担持体の表面に導電性の帯電ローラを当接させ、この帯電ローラと像担持体の表面との当接によるニップ部近傍の放電を利用したローラ方式等があるが、近年では、放電によるオゾンの発生が少ないローラ方式が主流となっている。

しかしながら、ローラ方式は像担持体と帯電ローラとのニップ部近傍の狭い領域での放電現象を利用している為、オゾンの発生量は少ないものの、像担持体の表面に付着する放電生成物はスコロトロン方式よりも多い。

この放電生成物が像担持体の表面に付着すると、像担持体の表面の摩擦係数が増加してしまい、像担持体の表面へのトナー付着によるダッシュマーク画像（黒点状あるいは白点上の画像）が発生し易いうえ、高湿環境下では、その放電生成物が吸湿して像流れが発生してしまう。

そのため、帯電ローラを用いたローラ方式では、研磨ローラを像担持体の表面に接触させて表面研磨を行うことで放電生成物を除去する方法や、像担持体の表面にステアリン酸などの潤滑剤を塗布する方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００１−２４２６８４号公報 特開２００６−３４９９１５号公報

ところが、この方式では帯電ローラが像担持体の表面に接触しているため、像担持体の表面に残っているトナーやその外添剤などが付着し、長期にわたって使用していると、帯電ローラの抵抗ムラにより帯電不良が発生し画像不良となる。

そこで、帯電ローラの表面の摩擦係数を低くして帯電ローラの汚染を防止することが考えられるが、帯電ローラは通常像担持体の表面に圧接して連れ回りさせているため、表面摩擦係数が低い帯電ローラを用いた場合、像担持体の表面の摩擦係数が低下すると、帯電ローラと像担持体との間にスリップが発生し、帯電ローラの安定回転を阻害してしまうという問題が生じていた。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、帯電ローラの安定駆動を実現し得て、しかも、像担持体のトナー付着や像流れの発生を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、画像データに基づいて転写像が形成される像担持体と、該像担持体の表面と接触して前記像担持体の表面を帯電する帯電ローラと、前記像担持体の表面と接触して表面を研磨する研磨ローラと、を備え、前記研磨ローラは、その全幅が前記像担持体の設定最大転写紙幅よりも広く、且つ、前記帯電ローラの全幅よりも狭いことを特徴とする。

この際、帯電ローラは、その表面の摩擦係数が０．２以下であるのが好ましい。

本発明の画像形成装置は、帯電ローラの安定駆動を実現し得て、しかも、像担持体のトナー付着や像流れの発生を抑制することができる。

次に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの説明図、図２は本発明の一実施形態に係る画像形成部の説明図、図３は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図である。

（画像形成装置の全体構成）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタ１は、画像形成装置本体としてのプリンタ本体２の内部にスライド変位可能に格納された給紙カセット３と、給紙カセット３の収納空間４内に収納した転写紙（図示せず）を取り出す給紙部５と、プリンタ本体２の正面に配置した手差トレイ６と、手差トレイ６にセットした転写紙（図示せず）を取り出す手差給紙部７と、各給紙部５，７から供給された転写紙を搬送する搬送経路８と、搬送経路８のシート搬送方向上流側で各給紙部５，７の合流部よりもシート搬送方向下流側に配置したレジストローラ対９と、レジストローラ対９よりも搬送経路８のシート搬送方向下流側に配置されてトナーコンテナ１０から供給されたトナー等の現像剤により転写紙の一面に転写像を形成する画像形成部１１と、画像形成部１１よりも搬送経路８のシート搬送方向下流側に配置されて転写紙の一面に形成されたトナー画像を定着する定着装置１２と、定着装置１２を通過した転写紙の他面に転写像を形成する場合に搬送経路８の定着装置１２よりも搬送経路下流側からレジストローラ対９よりも搬送経路８の搬送経路上流側へと引き戻す反転経路１３と、搬送経路８の終端部に設けられた排紙部１４とを備えている。

（トナーコンテナ１０の構成）
トナーコンテナ１０は、コンテナ本体１５の内部に補給用トナーが収納されている。また、その補給用トナーは、可撓性樹脂材料等からなるパドル１６によって攪拌されると共に、スパイラル１７によって転写紙幅方向（図１の紙面奥行き方向）に搬送された後、その所定位置で画像形成部１１の現像デバイス１８へと供給される。

（現像デバイス１８の構成）
この現像デバイス１８は、トナーコンテナ１０から供給された補給用トナーを攪拌しつつ画像形成部１１の感光体ドラム１９に供給するもので、その内部には隔壁２０によって仕切られた状態で一対のスパイラル２１，２２が配置されている。

隔壁２０の両端（図１の紙面奥行き方向）は各スパイラル２１，２２の両端間を連通するように開放しており、スパイラル１７の下方に設けられたスパイラル２１により現像デバイス１８の一方側へ向けてトナーを攪拌搬送（往路）した後に、この一方側の隔壁開放端で折り返されてスパイラル２２により現像デバイス１８の他方側へと向けて補給用トナーを攪拌搬送（復路）し、さらにこの他方側の隔壁開放端で再び折り返される循環搬送経路が構成されている。また、スパイラル２２には、感光体ドラム１９に接触して補給用トナーを供給する現像ローラ２３が配置されている。

現像ローラ２３は、その周面が感光体ドラム１９の周面と対向するように配置されている。従って、現像ローラ２３に搬送されつつある補給用トナーは、現像ローラ２３を介して感光体ドラム１９の周面に供給され、これによって感光体ドラム１９の周面にトナー像が形成されることになる。この際、現像ローラ（マグネットローラ）２３は、感光体ドラム１９にトナーを凝集しないよう適度に攪拌しつつ供給する。

（画像形成部１１の構成）
画像形成部１１は、図２に示すように、感光体ドラム１９の周囲に、感光体ドラム１９の回転方向（図示矢印参照）に沿う画像形成プロセス順に、帯電デバイス２４・露光デバイス２５（図１参照）・現像デバイス１８（現像ローラ２３）・転写デバイス２６・クリーニングデバイス２７・除電デバイス２８を備えている。

これにより、画像形成部１１は、感光体ドラム１９が図示しない駆動手段によって所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動され、その表面が帯電デバイス２４によって所定の極性・電位に均一に帯電される。

帯電後の感光体ドラム１９は、その表面に露光デバイス２５によって静電潜像が形成される。ここで、露光デバイス２５は、パーソナルコンピュータ等から出力された印刷データに含まれる画像データに基づいて、感光体ドラム１９の表面にレーザ光Ｐを照射し、感光体ドラム１９の表面のレーザ光照射部分の電荷を除去して画像情報に応じた静電潜像を形成する。

そして、感光体ドラム１９の表面に形成された静電潜像は、現像デバイス１８によってトナーコンテナ１０から供給された電荷を有するトナーが静電的に付着されて未定着トナー像として現像される。さらに、その未定着トナー像は、転写デバイス２６によって転写紙に転写像として転写される。

この際、転写紙に未定着トナー像を転写した感光体ドラム１９は、クリーニングデバイス２７によって残留トナー等の除去処理が行われた後、次の画像形成時の帯電のために除電デバイス２８により除電処理が施される。

（帯電デバイス２４の構成）
帯電デバイス２４は、感光体ドラム１９の表面に接触する帯電ローラ２９と、帯電ローラ２９の表面付着物を除去するファーブラシ等の除去ローラ３０とを備えている。

帯電ローラ２９は、例えば、ＳＵＭ２２材質に無電解ニッケルメッキした直径６ｍｍ、長さ２３０ｍｍの芯材３１と、芯材３１の外層としての導電性弾性層３２と、導電性弾性層３２を覆う表層３３とを備えている。

導電性弾性層３２は、極性ゴム成分とイオン導電材とを含む。また、極性ゴム成分としては、例えば、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＭ）、クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）及びアクリルゴム（ＡＣＭ）等が用いられている。また、イオン導電材としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）や塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ_４）といった過塩素酸塩や過塩素酸４級アンモニウム塩等が用いられている。尚、これらのゴム成分と導電材とは、任意に組み合わせて用いることが可能である。また、この他にも、導電性弾性層３２には、必要に応じて、可塑剤・充填剤・加硫剤・加硫促進剤・老化防止剤・スコーチ防止剤・分散剤・離型剤等の配合剤を加えることも可能である。

導電性弾性層３２の成形方法としては、上述した原料を適宜混合して、例えば、押し出し成形・射出成形・圧縮成形等の公知の方法で成形される。

導電性弾性層３２の形状は、出来上がった帯電ローラ２９と感光体ドラム１９との当接によるニップ部幅が帯電ローラ２９の軸線方向の分布で均一となるよう、中央部の直径が端部の直径よりも大きいクラウン形状となっていることが好ましい。また、帯電ローラ２９のニップ幅が均一となるためには、導電性弾性層３２の振れが小さい方が好ましい。

具体的には、本実施の形態における帯電ローラ２９は、導電性弾性層３２として、エピクロルヒドリンゴム１００質量部、充填剤としての炭酸カルシウム３０質量部、研磨性改善のための補強材としての着色グレードカーボン（一次粒子径４３ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１１５ｍｌ／１００ｇ、ｐＨ６．６）２質量部、酸化亜鉛５質量部、可塑剤としてのＤＯＰ１０質量部、老化防止剤としての２−メルカプトベンズイミダゾール０．５質量部、過塩素酸４級アンモニウム塩４質量部を、加圧ニーダーで１０分間混練した。また、加硫促進剤としてのノクセラーＤＭを１．０質量部、加硫促進剤としてノクセラーＴＳを１．０質量部、加硫剤としての硫黄を１．２質量部、それぞれ加えて更に１５分間オープンロールで混練した。さらに、このゴム混合物をゴム押し出し機で、円筒形に押し出した後に裁断し、加硫缶中を使用して１６０℃の水蒸気中で５０分間一次加硫することで導電性弾性層３２としての一次加硫チューブを得た。

さらに、芯材３１としての円柱形の導電性軸体（鋼製、表面はニッケルメッキ）にゴムとの熱硬化性接着剤を塗布した後、その芯材３１を導電性弾性層３２としての一次加硫チューブに挿入した後、電気オーブンにより１６０℃で約２時間を掛けて二次加硫と接着剤との硬化を行って未研磨層を得た。

この未研磨層のゴム部分の両端部を所望の長さに切断した後、ゴム部分を回転砥石で研磨し、芯材３１と導電性弾性層３２とを得た。

表層３３は、例えば、フルシェードＲＳ（東洋インキ社製）等のＵＶ硬化型シリコン変性アクリルにアンチモンドープ酸化錫（ＡＴＯ）導電剤を、ダイノーミル（ウィリー・エ・バッコーフェン（ＷＡＢ）社製）を用いて分散・導電塗料化させた後、その導電性塗料をディッピンク法等により上述した導電性弾性層３２の表面に塗工した。この際、ディピング時の引き上げ速度は３ｍｍ／ｓｅｃとした。また、その導電性塗料を１００℃／６０秒で溶剤風乾した後、高圧水銀灯を用いて露光条件３００ｍＪ／ｃｍ²の条件にて、ＵＶ硬化を行った。

このように完成した帯電ローラ２９の表面摩擦係数は０．２以下（上記本実施の形態で得た帯電ローラ２９の場合は０．１１）であり、体積抵抗値は３．５×１０⁶Ω（５００Ｖ印加／１０秒間）であった。

（露光デバイス２５の構成）
露光デバイス２５は、例えば、図示を略するパーソナルコンピュータから送信された印刷データに含まれる画像データを処理して、感光体ドラム１９の表面にレーザ光Ｐを照射する。尚、ここでの印刷データには、上述した画像データの他、例えば、画像形成処理部数・拡大／縮小率・カラー／モノクロ指定・画像濃度等の各種設定に関するデータ等が該当する。また、露光デバイス２５は、画像形成装置として、例えば、複写機能の場合には画像読取部で読み取った画像データ、ファクシミリ機能の場合には電話回線等を介して受信した画像データを処理する。

（転写デバイス２６の構成）
転写デバイス２６には、転写電圧が印加され、感光体ドラム１９の表面に形成されたトナー像を、感光体ドラム１９と協働して転写紙をニップ搬送しつつ、その印加電圧によって転写する。

（クリーニングデバイス２７の構成）
クリーニングデバイス２７は、感光体ドラム１９の表面に接触する研磨ローラ３４と、感光体ドラム１９の表面とカウンタ方向で先端が当接するクリーニングブレード３５とを備え、トナー像転写後の感光体ドラム１９の表面に残存したトナー等を除去する。

（除電デバイス２８の構成）
除電デバイス２８は、ＬＥＤ光源等が用いられ、帯電デバイス２４で帯電された感光体ドラム１９を除電する。

（実施例）
一方、本発明の画像形成部１１にあっては、図３に示すように、研磨ローラ３４の全幅Ｗ４は、感光体ドラム１９の全幅Ｗ１に対して感光体ドラム１９の機種等（例えば、Ａ４対応の小型機とＡ３対応の大型機等）に応じて予め設定された設定最大転写紙幅Ｗ２よりも広く、且つ、帯電ローラ２９の全幅Ｗ３よりも狭く設定されている。尚、帯電ローラ２９の全幅Ｗ３は、感光体ドラム１９の全幅Ｗ１よりも狭く且つ設定最大転写紙幅（例えば、Ａ４小口幅等）Ｗ２よりも広く設定されている。

これにより、感光体ドラム１９は、帯電ローラ２９の全幅Ｗ３と研磨ローラ３４の全幅Ｗ４との幅差によって、図示斜線で示す帯電ローラ幅内において研磨されない範囲の表面摩擦係数を上昇させることができ、表面摩擦係数の低い帯電ローラ２９でも非研磨領域の摩擦抵抗により安定して連れ回りすることができる。

具体的には、
感光体ドラム１９：アモルファスシリコンドラム（φ３０ｍｍ）
全幅Ｗ１：２５３．８ｍｍ
最大転写紙幅Ｗ２：２１６ｍｍ（８．５インチ）
帯電ローラ２９：シンジーテック社製 エピクロルヒドリンゴム（φ１２ｍｍ）
全幅Ｗ３：２３０ｍｍ
表面抵抗値：１０⁵〜１０⁶Ω、
硬度：６０°（ＪＩＳ Ａ基準）
感光体ドラム１９への押圧力：１０［Ｎ］
研磨ローラ３４：明治ゴム化成社製 導電性発泡ＥＰＤＭ（φ１４ｍｍ）
全幅Ｗ４：２２０ｍｍ
硬度：５７°（ＪＩＳ Ａ基準）
感光体ドラム１９との線速比：１．１２
に設定されている。

上記の構成において、感光体ドラム１９に帯電ローラ２９を圧接させると、帯電ローラ２９は感光体ドラム１９に連れ回るかたちで回転する。また、帯電ローラ２９には、ＤＣ成分（４５０Ｖ）にＡＣ（正弦波Ｖｐｐ＝１．２ｋＶ）を重畳させたバイアス印加によって感光体ドラム１９を３００Ｖに帯電する。

その後、露光デバイス２５から照射されたレーザ光Ｐによるレーザ露光により、感光体ドラム１９の表面上に静電潜像が形成され、現像デバイス１８からのトナー供給によってその静電潜像が可視化（現像）される。

さらに、転写デバイス２６によって感光体ドラム１９の表面上のトナー像が転写紙に転写され、定着装置１２でトナー像が転写紙に定着させられる。

また、感光体ドラム１９の表面に残存しトナーや外添剤等の現像剤は、クリーニングデバイス２７で回収されるが、クリーニングブレード３５で掻き取られる前に、一部は研磨ローラ３４の表面の窪みに保持され、感光体ドラム１９と研磨ローラ３４とが線速差をもって回転することにより、感光体ドラム１９の表面を研磨する。

一般的に、感光体ドラム１９の表面は帯電ローラ２９からの放電により、放電生成物が表面に付着するため、研磨ローラ３４による研磨を行わないと感光体ドラム１９表面の摩擦係数は徐々に上昇する。

これにより、感光体ドラム１９の表面に付着したままのトナー等が高湿環境下で吸水作用を発揮し、感光体ドラム１９の表面の抵抗値が下がることによる像流れの発生要因となってしまう。

しかしながら、本発明の画像形成部１１にあっては、研磨ローラ３４の全幅Ｗ４を設定最大転写紙幅Ｗ２よりも広く且つ帯電ローラ２９の全幅Ｗ３よりも狭く設定し、感光体ドラム１９の表面上に放電生成物が残らないように研磨を行う。

ところで、上記実施の形態では、本発明の画像形成部１１をプリンタ１に適用して説明したが、例えば、プリンタ・複写機・ファクシミリ又はこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置全般に適用することができることは勿論である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成部の説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図である。

符号の説明

１…プリンタ（画像形成装置）
１１…画像形成部
１９…感光体ドラム（像担持体）
２９…帯電ローラ
３４…研磨ローラ

Claims (2)

1. 画像データに基づいて転写像が形成される像担持体と、該像担持体の表面と接触して前記像担持体の表面を帯電する帯電ローラと、前記像担持体の表面と接触して表面を研磨する研磨ローラと、を備え、
   前記研磨ローラは、その全幅が前記像担持体の設定最大転写紙幅よりも広く、且つ、前記帯電ローラの全幅よりも狭いことを特徴とする画像形成装置。
2. 帯電ローラは、その表面の摩擦係数が０．２以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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