JP2009134106A - 帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】経時によるクリーニング部材のクリーニング性能の低下を防止し、かつ、近接方式特有のギャップ形成部材への付着物の付着を防止することによって、長期に亘って画像不良の発生しない帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】帯電装置18は、帯電部材23と、該帯電部材23と当接する第1及び第2のクリーニング部材25、26とを備えている。帯電部材23は、導電性支持体49と、該導電性支持体49上に形成された電気抵抗調整層50と、該電気抵抗調整層50の両端に設けられたギャップ形成部材52とを有している。第2のクリーニング部材26は、第1のクリーニング部材25よりも帯電部材23の回転方向の下流側に配されている。第2のクリーニング部材26は、電気抵抗調整層50の外周面とギャップ形成部材52の外周面とに当接する。
【選択図】図8
【解決手段】帯電装置18は、帯電部材23と、該帯電部材23と当接する第1及び第2のクリーニング部材25、26とを備えている。帯電部材23は、導電性支持体49と、該導電性支持体49上に形成された電気抵抗調整層50と、該電気抵抗調整層50の両端に設けられたギャップ形成部材52とを有している。第2のクリーニング部材26は、第1のクリーニング部材25よりも帯電部材23の回転方向の下流側に配されている。第2のクリーニング部材26は、電気抵抗調整層50の外周面とギャップ形成部材52の外周面とに当接する。
【選択図】図8
Description
本発明は、像担持体を帯電させる帯電部材と該帯電部材と当接するクリーニング部材とを備えた帯電装置と、該帯電装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
従来、複写機、レーザービームプリンタやファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置においては、静電潜像担持体に対して帯電処理を行う帯電部材、静電画像担持体に対してトナーを付着させるトナー担持体、静電潜像担持体上のトナーに対して転写処理を行う転写部材や、転写処理を行う前に静電潜像担持体から一旦トナー像を担持するトナー像担持体、といった導電性部材が用いられている。
図10は、従来の電子写真方式の画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジ100の概略図である。図10中の101は静電潜像が形成される像担持体、102は像担持体101と近接(間隔をあけて)配置されて帯電処理を行う近接(非接触)方式の帯電部材、103は帯電部材102の外周面をクリーニングするクリーニング部材、104は像担持体101上の静電潜像にトナー105を付着させるトナー担持体、106は像担持体101上のトナー像を記録媒体107に転写処理する転写部材、108は転写処理後の像担持体101をクリーニングするクリーニング部材である。また、109は像担持体101上に残留したトナー105がクリーニング部材108により除去された廃トナー、110はクリーニング装置、111は現像装置を示している。さらに、像担持体101の放電による摩耗の低減及びトナークリーニング性向上のため、潤滑剤112が潤滑剤塗布部材113により像担持体101上に塗布される。なお、114は像担持体101に静電潜像を形成する露光を示している。また、図10においては、他の電子写真方式のプロセスにおいて通常必要な機能ユニットは省略している。
前述した画像形成装置では、次のような手順で画像の形成を行う。1)帯電部材102が像担持体101の外周面を所望の電位に帯電させる。2)露光装置が像担持体101に露光114を投射して、所望の画像に対応する静電潜像を像担持体101上に形成する。3)トナー担持体104が、静電潜像をトナー105によって現像し、像担持体101上にトナー像(顕像)を形成する。4)転写部材106が、像担持体101上のトナー像を記録紙等の記録媒体107に転写する。5)クリーニング装置110が、転写されず像担持体101上に残留したトナー105を除去する。6)トナー像を転写された記録媒体107は図示しない定着装置へと搬送され、定着装置はトナー105を加熱及び加圧して記録媒体107上に定着する。上記の1から6の手順を繰り返すことによって、記録媒体107上に所望の画像が形成されていく。
帯電装置は、帯電部材102と、クリーニング部材103とを少なくとも備えている(例えば、特許文献1ないし4参照)。帯電部材102は、導電性支持体と、該導電性支持体上に形成された電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層の両端に設けられたギャップ形成部材とを有している。クリーニング部材103は、帯電部材101と当接するように設けられ、該帯電部材101に付着した、像担持体101上に残留したトナー105や帯電部材102の放電により劣化した潤滑剤112等の付着物を除去する。クリーニング部材103が該付着物を除去することによって、帯電部材102の放電ムラがなくなって像担持体101上を一様に帯電させることができ、画像不良等を防止することができる。
特許文献1に記載された帯電装置は、このようなクリーニング部材を偶数個備え、対になるクリーニング部材を帯電部材の中心に対して対称な位置に配して、帯電部材を安定して回転させる構成となっている。また、特許文献2に記載された帯電装置は、クリーニング部材と電極ローラとが交互に配されて構成されたローラを備え、電極ローラが帯電部材の表面抵抗を測定して帯電部材の汚染を検出する構成となっている。また、特許文献3に記載された帯電装置は、クリーニング部材を複数備えるとともに少なくとも一つが帯電部材と接触しておらず、該接触していないクリーニング部材自体をクリーニングする構成となっている。また、特許文献4に記載された帯電装置は、クリーニング部材がブラシ状に形成され、例えばクリーニング部材を自重によって帯電部材に当接させることによって該帯電部材に従動して回転させる構成となっている。
特開平7−175298号公報
特開平11−84829号公報
特開2003−316130号公報
特開2004−4749号公報
しかしながら、特許文献1ないし4に記載された帯電装置においては、帯電部材が像担持体と近接配置されて該像担持体との間に一定の間隙をあけて配されると、ギャップ形成部材の外周面に前述した付着物が付着して、回転ピッチで該間隙が変動して画像不良が発生するといった近接方式特有の問題があった。また、帯電部材から除去された付着物によって次第にクリーニング部材自体が汚染されてクリーニング能力が低下していくので、帯電部材から前記付着物を十分除去できずに帯電部材の放電ムラが起こって画像不良が発生するといった問題があった。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、近接方式特有のギャップ形成部材への付着物の付着を防止し、かつ、経時によるクリーニング部材のクリーニング性能の低下を防止することによって、長期に亘って画像不良の発生しない帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項1に記載された発明は、(a)導電性支持体と、該導電性支持体上に形成された電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層の両端に設けられたギャップ形成部材と、を有する、像担持体を帯電させる帯電部材と、(b)前記帯電部材と当接する第1のクリーニング部材と、(c)前記第1のクリーニング部材よりも前記帯電部材の回転方向の下流側に配された、前記帯電部材と当接する第2のクリーニング部材と、を備えた帯電装置において、前記第2のクリーニング部材が、前記電気抵抗調整層の外周面と前記ギャップ形成部材の外周面とに当接するように設けられていることを特徴とした帯電装置である。
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された帯電装置において、前記第1のクリーニング部材が、前記帯電部材の外周面に付着した付着物を剥ぎ取る機能を有していることを特徴とした帯電装置である。
請求項3に記載された発明は、請求項2に記載された帯電装置において、前記第2のクリーニング部材が、前記付着物を吸着する機能を有していることを特徴とした帯電装置である。
請求項4に記載された発明は、請求項2または請求項3に記載された帯電装置において、前記第1のクリーニング部材が、ブラシ状とされていることを特徴とした帯電装置である。
請求項5に記載された発明は、請求項2ないし請求項4のうちいずれか一項に記載された帯電装置において、前記第1のクリーニング部材が、前記帯電部材の回転速度と同速度以上で回転する構成とされていることを特徴とした帯電装置である。
請求項6に記載された発明は、請求項3ないし請求項5のうちいずれか一項に記載された帯電装置において、前記第2のクリーニング部材が、連続気泡発泡体から構成されていることを特徴とした帯電装置である。
請求項7に記載された発明は、請求項3ないし請求項6のうちいずれか一項に記載された帯電装置において、前記第2のクリーニング部材が、前記帯電部材の回転速度と同速度で回転する構成とされていることを特徴とした帯電装置である。
請求項8に記載された発明は、前記像担持体と、請求項1ないし請求項7のうちいずれか一項に記載された帯電装置と、を備えていることを特徴としたプロセスカートリッジである。
請求項9に記載された発明は、請求項8に記載されたプロセスカートリッジを備えていることを特徴とした画像形成装置である。
請求項1に記載された発明によれば、第2のクリーニング部材が電気抵抗調整層の外周面とギャップ形成部材の外周面とに当接するように設けられているので、近接方式に特有のギャップ形成部材への付着物の付着を防止することによって、像担持体と帯電部材との間の間隙の変動が抑えられ、像担持体を均一に帯電して画像不良を防止することができる。
請求項2に記載された発明によれば、第1のクリーニング部材が帯電部材の外周面に付着した付着物を剥ぎ取る機能を有しているので、帯電部材の外周面に付着した付着物を剥ぎ取り浮かせることができる。
請求項3に記載された発明によれば、第2のクリーニング部材が付着物を吸着する機能を有しているので、第1のクリーニング部材が剥ぎ取った付着物を吸着除去することができ、次の作像工程に付着物を残すことがない。
請求項4に記載された発明によれば、第1のクリーニング部材がブラシ状とされているので、高い剥ぎ取り力が生じ、帯電部材の外周面に付着した付着物を確実に剥ぎ取ることができる。
請求項5に記載された発明によれば、第1のクリーニング部材が帯電部材の回転速度と同速度以上で回転する構成とされているので、帯電部材への接触効率を高めることができ、帯電部材の外周面に付着した付着物をさらに確実に剥ぎ取ることができる。
請求項6に記載された発明によれば、第2のクリーニング部材が連続気泡発泡体から構成されているので、連続気泡内に付着物を吸着かつ蓄積することができ、経時に亘って吸着能が低下することがない。
請求項7に記載された発明によれば、第2のクリーニング部材が帯電部材の回転速度と同速度で回転する構成とされているので、付着物を確実に吸着できるとともに、剥ぎ取られた付着物の再付着を防止することができる。
請求項8に記載された発明によれば、像担持体と、請求項1ないし請求項7のうちいずれか一項に記載の帯電装置とを備えているので、交換作業が容易であるとともに安定した画像を容易に得ることができる。
請求項9に記載された発明によれば、請求項8に記載されたプロセスカートリッジを備えているので、高画質を得ることができるとともに長期に亘って安定した画像を得ることができる。
以下、本発明の一実施形態にかかる帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を図1ないし図9を参照して説明する。本発明の一実施形態にかかる画像形成装置1は、フルカラー画像を形成するカラーレーザービームプリンタである。
画像形成装置1は、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)の各色の画像則ちカラー画像を、一枚の転写紙等の記録媒体Pに形成する。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応する部材等を、以下、符号の末尾に各々Y、M、C、BKを付けて示す。
図1は、画像形成装置1を示す垂直断面図である。画像形成装置1は、装置本体2と、給紙装置3と、レジストローラ対4と、転写ユニット5と、定着装置6と、光走査装置7と、第1〜第4のプロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BKと、排紙部9とを少なくとも備えている。
装置本体2は、例えば箱状に形成され、フロア上等に設置される。装置本体2は、給紙装置3と、レジストローラ対4と、転写ユニット5と、定着装置6と、光走査装置7と、第1〜第4のプロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BKとを内部に収容する。
給紙装置3は、装置本体2の下部に配され、給紙カセット10と、給紙ローラ11とを備えている。給紙カセット10は、記録媒体Pを重ねて収容する。給紙カセット10は、装置本体2に出し入れ自在に、装置本体2の水平方向に配されている。給紙ローラ11は給紙カセット10内の最上位の記録媒体Pに押し当てられ、給紙ローラ11の回転によって該最上位の記録媒体Pが矢印B方向に送り出される。
レジストローラ対4は、給紙装置3から転写ユニット5に搬送される記録媒体Pの搬送経路に設けられており、互いの間に記録媒体Pを挟み込む。レジストローラ対4は、該記録媒体Pを、所定のタイミングで転写ユニット5に給送する。
転写ユニット5は、給紙装置3の上方に設けられている。転写ユニット5は、複数の支持ローラ12a、12b、12cと、中間転写ベルト13とを備えている。複数の支持ローラ12a、12b、12cは、装置本体2に回転自在に支持され、少なくとも一つが図示しない駆動手段によって回転駆動されている。中間転写ベルト13は、無端環状に形成され、支持ローラ12a、12b、12cに巻き掛けられてプロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BKの上方かつ近傍に配されている。中間転写ベルト13は、支持ローラ12a、12b、12c(のいずれか)が回転駆動されることで、図1中の矢印A方向に循環(無端走行)する。
転写ユニット5は、さらに、一次転写ローラ14と、二次転写ローラ15とを備えている。一次転写ローラ14と二次転写ローラ15とは、中間転写ベルト13の近傍に配され、図示しない電源装置によって所定の転写電圧が印加される。なお、一次転写ローラ14については後述する。
二次転写ローラ15は、支持ローラ12aと対向配置されている。レジストローラ対4から給送された記録媒体Pは、支持ローラ12aに支持された中間転写ベルト13と二次転写ローラ15との間に給送されて、後述するように中間転写ベルト13上に一次転写された合成トナー像を二次転写される。
定着装置6は、互いの間に記録媒体Pを挟む加熱ローラと加圧ローラとを備えている。合成トナー像を二次転写された記録媒体Pは、さらに上方に搬送されて定着装置6を通り、加熱ローラと加圧ローラとの間で押圧加熱されて、記録媒体P上に二次転写された合成トナー像が該記録媒体P上に定着される。
光走査装置7は、給紙装置3と中間転写ベルト13との間に配されている。光走査装置7は、第1〜第4のプロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BKの後述する帯電部材23により一様に帯電された像担持体16Y、16C、16M、16BKの外周面にレーザ光Lを照射して、静電潜像を形成する。光走査装置7は、例えば回転多面鏡の回転による走査により、像担持体16Y、16C、16M、16BKの外周面に画像記録を行う(静電潜像を形成する)。
第1〜第4のプロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BKは、それぞれ異なった色のトナー像が形成されるドラム状の感光体としての像担持体16Y、16C、16M、16BKを備えている。これら像担持体16Y、16C、16M、16BK上に異なった色のトナー像がそれぞれ形成され、その各トナー像が中間転写ベルト13上に重ねられて一次転写される。トナー像転写後の中間転写ベルト13上に付着する転写残トナーはクリーニング装置27によって除去される。中間転写ベルト13は、像担持体16Y、16C、16M、16BKに形成されたトナー像が転写される転写材の一例を構成するものである。なお、プロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BKの詳細な構成は後述する。
排紙部9は、装置本体2の上面に設けられた排紙トレーと、一対の排紙ローラとを備えている。排紙ローラには、定着装置6によって合成トナー像が定着された記録媒体Pが供給される。排紙ローラは、該記録媒体Pを排紙トレー上に排出する。
以下、第1〜第4のプロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BKについて説明する。第1〜第4のプロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BKは、それぞれ、対応する像担持体16Y、16C、16M、16BK上にトナー像を形成して該トナー像を中間転写ベルト13に転写するが、トナー像の色が異なるだけで互いに略同等の構造であるので、第1のプロセスカートリッジ8Yについて代表して説明する。
図2は、第1のプロセスカートリッジ8Y(以下、単にプロセスカートリッジ8Yということがある)を示す拡大断面図である。プロセスカートリッジ8Yは、前述した像担持体16Yと、ユニットケース17と、帯電装置18と、現像装置19と、クリーニング装置20と、潤滑剤塗布装置21とを少なくとも備えている。
像担持体16Yは、円筒状または円柱状に形成され、軸芯を中心として回転自在にユニットケース17に支持されている。像担持体16Yは、図示しない駆動手段によって図2における時計方向に回転駆動される。像担持体16Yは、光走査装置7からのレーザ光Lによって、その外周面上に静電潜像が形成される。像担持体16Yの外周面上に担持された静電潜像は、トナーを吸着して現像される。
ユニットケース17は、帯電装置18を構成する帯電ケース22と、現像装置19を構成する現像ケース30と、クリーニング装置20を構成するクリーニングケース35と、潤滑剤塗布装置21を構成する潤滑剤塗布ケース39とを一体に備えている。
帯電装置18は、帯電ケース22と、帯電部材23とを少なくとも備えている。帯電部材23は、帯電ケース22に回転自在に支持されている。帯電部材23には、図示しない電源装置によって帯電電圧が印加され、これによって像担持体16Yの外周面が所定の極性に帯電される。なお、帯電装置18については、後で詳細に説明する。
現像装置19は、現像ケース30と、スクリュ31、32と、現像ローラ33と、ドクターブレード34とを備えている。現像ケース30は、これらスクリュ31、32と、現像ローラ33と、ドクターブレード34と、トナーとキャリアとからなる二成分系の乾式現像剤(以下、単に現像剤という)Dとを内部に収容している。スクリュ31、32は、現像ケース30に回転自在に支持され、現像剤Dを撹拌する。現像ローラ33は、円柱状または円筒状に形成され、図示しない駆動手段によって図2における反時計方向に回転駆動される。ドクターブレード34は、現像ローラ33の外周面と対向配置されている。
前述した構成の現像装置19は、現像ローラ33が回転することによってその外周面に現像剤Dが汲み上げられ、該現像剤Dは現像ローラ33の外周面に担持されて現像ローラ33の回転方向に沿って搬送される。そして、ドクターブレード34を通過した現像剤Dは、現像ローラ33と像担持体16Yとの間の現像領域に運ばれる。このとき、現像剤D中のトナーが像担持体16Yに形成された静電潜像に静電的に移行して、該静電潜像がトナー像として可視像化される。なお、現像領域を通過した現像剤Dは、現像ローラ33から分離されてスクリュ31、32によって撹拌される。以上のように、現像装置19は、像担持体16Yの外周面上にトナー像を形成する。なお、現像装置19は、トナーのみの一成分系の現像剤を用いる現像装置としてもよい。
クリーニング装置20は、クリーニングケース35と、クリーニングブレード36と、ブレードホルダ37と、トナー搬送スクリュ38とを備えている。クリーニングケース35は、これらクリーニングブレード36と、ブレードホルダ37と、トナー搬送スクリュ38とを内部に収容している。クリーニングブレード36は、ゴム等の弾性材料から構成され、基端部が例えば接着剤等によってブレードホルダ37に固定され、先端エッジ部が像担持体16Yの外周面に圧接しかつ像担持体16Yの外周面移動方向に対してカウンタ向きに配されている。トナー搬送スクリュ38は、回転自在にクリーニングケース35に支持され、図示しない駆動手段によって回転駆動される。
前述した構成のクリーニング装置20は、クリーニングブレード36の先端エッジ部が、一次転写後の像担持体16Yの外周面上に残留したトナーを掻き取って除去する。なお、除去されたトナーは、回転駆動されるトナー搬送スクリュ38によってクリーニングケース35外に搬送される。以上のように、クリーニング装置20は、トナー像が転写材(図2の例では中間転写ベルト13)に転写された後の像担持体16Yをクリーニングする。
潤滑剤塗布装置21は、潤滑剤塗布ケース39と、ブラシローラ40と、ガイド41と、潤滑剤ホルダ42と、加圧手段としての圧縮コイルばね43と、均しブレード44とを備えている。潤滑剤塗布ケース39は、これらブラシローラ40と、潤滑剤ホルダ42と、ガイド41と、圧縮コイルばね43と、均しブレード44と、固形潤滑剤45とを内部に収容している。
ブラシローラ40は、軸心部46と、ブラシ部47とを備え、像担持体16Yに対して平行に配されている。ブラシ部47は多数のブラシ繊維からなる。それぞれのブラシ繊維は、基端部が軸心部46に固定されるとともに、先端部が像担持体16Yの外周面に当接するように設けられている。ブラシローラ40は、潤滑剤塗布ケース39に回転自在に支持され、図2における反時計方向に回転駆動される。
ガイド41は、コ字状に形成され、潤滑剤ホルダ42を介して固形潤滑剤45をブラシローラ40近傍にガイドする。潤滑剤ホルダ42は、ガイド41内に摺動自在に配され、固形潤滑剤45を固定支持する。
圧縮コイルばね43は、ガイド41と潤滑剤ホルダ42との間に配され、潤滑剤ホルダ42を押圧して固形潤滑剤45をブラシローラ40に対して矢印C方向に押圧する。均しブレード44は、ゴム等の弾性材料から構成され、基端部が潤滑剤塗布ケース39に取り付けられたホルダ48に固定され、先端エッジ部が像担持体16Yの外周面に当接しかつ像担持体16Yの外周面移動方向に対してトレーリング向きに配されている。
固形潤滑剤45は、直方体状に形成され、ブラシローラ40と対向配置されている。固形潤滑剤45は、そのブラシローラ40と対向する先端面がブラシローラ40のブラシ部47に当接し、これとは反対の基端面が潤滑剤ホルダ42に固定されている。固形潤滑剤45としては、乾燥した固体疎水性潤滑剤を用いることが可能であり、ステアリン酸亜鉛の他にも、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸鉄、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸マグネシウムなどのステアリン酸基を持つものを用いることができる。また、同じ脂肪酸基であるオレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸コバルト、オレイン酸鉛、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸銅や、パルチミン酸、亜鉛パルチミン酸コバルト、パルチミン酸銅、パルチミン酸マグネシウム、パルチミン酸アルミニウム、パルチミン酸カルシウムを用いてもよい。他にも、カプリル酸鉛、カプロン酸鉛、リノレン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸カルシウム、及びリコリノレン酸カドミウム等の脂肪酸、脂肪酸の金属塩等も使用できる。さらに、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、オオバ油、みつろう、ラノリンなどのワックス等も使用できる。
前述した構成の潤滑剤塗布装置21は、固形潤滑剤45がブラシローラ40のブラシ部47に圧接するとともに、そのブラシ部47が像担持体16Yの外周面に圧接し、このときブラシローラ40が回転するので、固形潤滑剤45の潤滑剤がブラシ部47のブラシ繊維によって削り取られ、その削り取られた粉体状の潤滑剤が像担持体16Yの外周面に塗布される。以上のように、潤滑剤塗布装置21は、像担持体16Yの外周面に潤滑剤を塗布して、クリーニングブレード36と像担持体16Yとの間の摩耗を押さえるとともに、小粒径の球形トナーを用いた際にもクリーニングブレード36による高いクリーニング性能を維持する。
前述した構成の第1のプロセスカートリッジ8Yは、帯電装置18の帯電部材23によって像担持体16Yの外周面が帯電された後、この外周面に光走査装置7から出射する光変調されたレーザ光Lが照射され、これによって像担持体16Yに静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置19によってイエロートナー像として可視像化される。
プロセスカートリッジ8Yと中間転写ベルト13を挟んだ反対側には一次転写ローラ14が配されている。この一次転写ローラ14に転写電圧が印加されることによって、像担持体16Y上のイエロートナー像は、矢印A方向に回転駆動される中間転写ベルト13上に一次転写される。トナー像転写後の像担持体16Y上に付着した転写残トナーはクリーニング装置20によって除去され、クリーニングされた像担持体16Yの外周面には潤滑剤塗布装置21によって潤滑剤が塗布される。以上のように、プロセスカートリッジ8Yは像担持体16Yの外周面上にトナー像を形成し、該トナー像は中間転写ベルト13に一次転写される。
第1のプロセスカートリッジ8Yと全く同様に、図1に示した第2〜第4のプロセスカートリッジ8C、8M、8BKの第2〜第4の像担持体16C、16M、16BKの外周面上にシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト13上に順次重ねて一次転写され、中間転写ベルト13上に合成トナー像が形成される。
以下、帯電装置18について説明する。帯電装置18は、図2に示すように、前述した帯電ケース22及び帯電部材23と、第1のクリーニング部材25と、第2のクリーニング部材26と、図示しない電源装置とを備えている。
図3は、帯電部材23と像担持体16Yとの位置関係を示す概略図である。帯電部材23は、円柱状(ローラ状)に形成され、その両端が帯電ケース22に設けられた図示しない軸受け(またはギア)に嵌合されるとともに、該軸受けには従動しない摩擦係数の低い合成樹脂等からなる軸受け24に嵌合されて、帯電ケース22に回転自在に軸支されている。帯電部材23は、図示しないモータ等の駆動手段によって図2における反時計回り方向に直接回転駆動される。なお、帯電部材23の形状は、特に限定されず、ベルト状、ブレード(板)状、半円柱状であってもよい。
帯電部材23は、像担持体16Yと平行かつ像担持体16Yとの間に微少な間隙Gをあけて対向して配され、像担持体16Yの外周面を帯電させる。この帯電部材23と像担持体16Yの間隙Gは、図3に示すように、帯電部材23の後述するギャップ形成部材52を像担持体16Yの感光層領域内の非画像形成領域に当接させることによって形成されている。感光層領域にギャップ形成部材52を当接させることによって、感光層の塗布厚がばらついても、間隙Gのばらつきを防止することができる。
この間隙Gは、100μm以下、より好ましくは、5〜70μm程度の範囲とされている。間隙Gが100μmを超えると、像担持体16Yまでの到達距離が長くなることでパッシェンの法則の放電開始電圧が大きくなり、さらに、像担持体16Yまでの放電空間が大きくなることで像担持体16Yを所定の帯電をさせるためには放電による放電生成物が多量に生成され、これが画像形成後も放電空間に多量に残留して、像担持体16Yに付着して像担持体16Yの経時劣化を促進する原因になる。
また、この間隙Gが5μm未満であると、像担持体16Yまでの到達距離が短く、放電エネルギーが小さくても像担持体16Yを帯電させることができる。しかし、帯電部材23と像担持体16Yにより形成される空間が狭くなって、空気の流が悪くなってしまう。そのために、放電空間で形成された放電生成物がこの空間内に滞留して、間隙Gが大きい場合と同様に画像形成後も放電空間に多量に残留して、像担持体16Yに付着して像担持体16Yの経時劣化を促進する原因になる。したがって、間隙Gを、100μm以下であって、より好ましくは、5〜70μmの範囲とすることによって、放電エネルギーを小さくして放電生成物の生成を少なくし、かつ、空気が滞留しない程度の空間を形成する。これによって、ストリーマ放電の発生を防止し、放電生成物の生成を少なくして像担持体16Yに堆積する量を少なくして、像担持体16Yの経時劣化を防止することができるとともに、帯電装置18の作動時における異常画像(斑点状の画像ムラ・像流れ)の形成を防止することができる。
また、帯電部材23は、付勢手段としての圧縮コイルばね53によって軸受け24が像担持体16Yに対して付勢されて、後述するギャップ形成部材52が像担持体16Yに押し付けられている。帯電部材23は、軸受け24で固定されていても、回転するときの振動、帯電部材23の偏心やその外周面の凹凸により間隙Gの大きさが変動して間隙Gが適正な範囲からはずれる場合があり、このため、経時的には像担持体16Yの劣化を促進することになる。圧縮コイルばね53によって、機械的振動や導電性支持体49の偏位があっても一定の間隙Gを形成することができる。なお、圧縮コイルばね53が押圧する荷重は4〜25Nにし、好ましくは6〜15Nにする。
また、帯電部材23は、その外周面(即ち、電気抵抗調整層50もしくは後述する保護層51の外周面)が像担持体16Yへの最近接部から像担持体16Yの回転方向の上下流に向かって漸次離間する曲面となっている。帯電部材23の像担持体16Yに対向する部分が先鋭に形成されていると、該先鋭部分の電位が高くなってそこから優先的に放電が開始されて像担持体16Yの均一な帯電が困難になるが、帯電部材23を前述した曲面を有した円柱状の形状とすることによって、像担持体16Yの外周面を均一に帯電することが可能になる。
また、帯電部材23の外周面は放電によって強いストレスを受ける。放電が常に同じ面で発生するので、該外周面の劣化が促進され、削り落ちてしまうことがある。このため、帯電部材23を回転させて、外周面全体を放電する面として使用することによって、帯電部材23の早期の劣化を防止して、帯電部材23を長期に亘って使用することができる。なお、前述した帯電部材23の形状や帯電部材23の回転によって、本発明のような近接方式であっても、接触方式であっても、同様の効果を奏することができる。
図4は、帯電部材23の断面図である。図3及び図4に示すように、帯電部材23は、導電性支持体49と、該導電性支持体49上に形成された電気抵抗調整層50と、該電気抵抗調整層50の両端に設けられた一対のギャップ形成部材52とを備えている。導電性支持体49は、導電性材料からなり、円柱状に形成されている。導電性支持体49は、像担持体16Yよりも長く設けられている。
電気抵抗調整層50は、円筒状に形成され、導電性支持体49の長手方向中央に配されて、導電性支持体49よりも短く形成されている。電気抵抗調整層50は、熱可塑性樹脂中に高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物から構成されている。電気抵抗調整層50の体積固有抵抗値は、106〜109Ωcmであることが好ましい。106Ωcm未満であると、像担持体16Y全体への電流集中によるリークが生じてしまい、109Ωcmを超えると、帯電能力や転写能力が不足してしまう。熱可塑性樹脂と高分子型イオン導電材料の配合量については、電気抵抗調整層50の体積固有抵抗値を前述した範囲の値にする必要があるので、熱可塑性樹脂を20〜70重量%、高分子型イオン導電材料を80〜20重量%とする。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリスチレン樹脂(PS)及びその共重合体(AS樹脂、ABS樹脂)、ポリアミド樹脂(PA)、ポリカーボネート樹脂(PC)等の汎用樹脂が挙げられる。これら汎用樹脂は、成形加工が容易で好ましいが、熱可塑性樹脂はこれらに限定されるものではない。
高分子型イオン導電材料としては、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が好ましい。ポリエーテルエステルアミドはイオン導電性の高分子材料であり、マトリックスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化されるので、金属酸化物、カーボンブラック等の電子伝導系導電剤を分散した組成物に見られるような分散不良に伴う抵抗値のばらつきが生じない。また、電子伝導系導電剤の場合、導電性部材として高い電圧が印加される際には、局所的に電気の流れやすい経路が形成されて像担持体16Yへのリーク電流が発生し、帯電部材23の場合、異常画像である白・黒ポチ画像が発生する。一方、ポリエーテルエステルアミドは高分子材料であるので、ブリードアウトが生じ難い。
さらに、電気抵抗調整層50の体積固有抵抗値を調整するために、電解質(塩)を添加してもよい。電解質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム等のアルカリ金属塩、リチウムビスイミド、リチウムトリスメチド等のリチウムイミド塩、エチルトリフェニルホスホニウム・テトラフルオロボレート、テトラフェニルホスホニウム・ブロマイド等の四級ホスホニウム塩等が挙げられる。電解質は、熱可塑性樹脂組成物の物性を損なわない範囲で、単独、もしくは複数をブレンドして用いることができる。
さらに、高分子型イオン導電材料を熱可塑性樹脂(マトリックスポリマー)中に分子レベルで均一に分散させるために、相溶化剤を添加してもよい。相溶化剤によって、高分子型イオン導電材料のミクロ分散が可能になる。相溶化剤としては、反応基であるグリシジルメタクリレート基を有するもの等が挙げられる。その他、熱可塑性樹脂組成物の物性を損なわない範囲で、酸化防止剤等の添加剤を添加してもよい。
また、本発明においては像担持体16Yと帯電部材23とが接触しない近接方式であるが、接触方式とする場合は、帯電部材23を弾性体にする必要があるが、その場合、シリコーン、ニトリルブタジエンゴム(NBR)、エピクロルヒドリン、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)等のゴム材料に種々の導電剤を添加することで弾性を有した電気抵抗調整層50を形成することができる。ゴム材料の加工方法は、公知の方法を用いることができる。
前述した構成の熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関しては特に制限はなく、各材料を混合し二軸混練機、ニーダー等で溶融混練することによって、容易に製造することができる。また、電気抵抗調整層50としての導電性支持体49上への形成は、押出成形や射出成形等によって導電性支持体49を導電性樹脂組成物で被覆することによって、容易に行うことができる。
なお、導電性支持体49上に電気抵抗調整層50のみを形成して帯電部材23を構成すると、電気抵抗調整層50にトナー及びトナーへの添加剤等が固着して性能が低下する場合がある。このような不具合は、図4に示すように、電気抵抗調整層50の外表面に保護層51を形成してもよい。
保護層51を構成する材料としては、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が非粘着性に優れ、トナー固着防止の面で好ましい。また保護層51の電気抵抗調整層50上への形成は、上記保護層51の材料を有機溶媒に溶解して塗料を作製し、スプレー塗装、ディッピング、ロールコート等の種々のコーティング方法で行う。膜厚については、10〜30μm程度が好ましい。
なお、保護層51をコーティングする際のマスキングを電気抵抗調整層50とギャップ形成部材52との境界で行うことは、ばらつきを考慮すると制御が難しく、電気抵抗調整層50の高さと同一もしくは低く形成されたギャップ形成部材52まで保護層51を形成することによって、電気抵抗調整層50上に確実に保護層51を形成することができる。
保護層51の材料は、1液性塗料、2液性塗料どちらも使用可能であるが、硬化剤を併用する2液性塗料にすることにより、耐環境性、非粘着性、離型性を高めることができる。1液性塗料の場合、塗膜を加熱することによって樹脂を架橋・硬化させる方法が一般的であるが、電気抵抗調整層50は熱可塑性樹脂組成物であるので、高い温度で加熱することができない。2液性塗料としては、分子中に水酸基を有する主剤及び、水酸基と架橋反応を起こす、イソシアネート系樹脂等の硬化剤を用いることが有効である。
イソシアネート系樹脂としては、ポリイソシアネート樹脂が挙げられ、具体的には、2、4−トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4、4’−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート、メチルシクロヘキシルジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、n−ペンタン−1、4−ジイソシアネート、これらの三量体、これらのアダクト体やビュウレット体、これらの重合体で2個以上のイソシアネート基を有するもの、さらにブロック化されたイソシアネート類等があげられるが、これらに限定されるものではない。イソシアネート系樹脂を用いることにより、100℃以下の比較的低温で架橋・硬化反応が起こる。イソシアネート系樹脂の配合量は、官能基(−OH基)1当量に対して0.1〜5当量、好ましくは0.5〜1.5当量である。その他、メラミン樹脂、グアナミン樹脂等のアミノ樹脂の硬化剤も電気抵抗調整層50の耐熱性に応じて適宜用いることができる。
帯電部材23等の導電性部材は、電気特性(抵抗値)が重要であるため、保護層51も導電性にする必要がある。樹脂材料中に導電剤を分散させることによって、保護層51を導電性にすることができる。
導電剤としては、特に制約を受けるものではなく、ケッチェンブラックEC、アセチレンブラック等の導電性カーボン、SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT、MT等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラー用カーボン、熱分解カーボン、インジウムドープ酸化スズ(ITO)、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び、金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられる。さらに、イオン導電性物質もあり、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、さらに、エチルトリフェニルホスホニウム・テトラフルオロボレート、テトラフェニルホスホニウム・ブロマイド等の四級ホスホニウム塩、変性脂肪酸ジメチルアンモニウムエトサルファート、ステアリン酸アンモニウムアセテート、ラウリルアンモニウムアセテート等が挙げられる。導電剤は、熱可塑性樹脂組成物の物性を損なわない範囲で、単独、もしくは複数をブレンドして用いることができる。
前述した導電剤の塗料樹脂中への分散方法は、ボールミル、ペイントシェーカー、ビーズミル等にガラズビーズ、ジルコニアビーズ等の分散メディアを用いて、公知の方法を用いて行うことができる。
ギャップ形成部材52は、リング状に形成され、内側に導電性支持体49を通した状態で電気抵抗調整層50の両端部に配されている。ギャップ形成部材52の内径は導電性支持体49の外径より若干小さく形成され、ギャップ形成部材52は導電性支持体49に無理嵌めされる。なお、ギャップ形成部材52を接着剤等によって固定してもよい。
ギャップ形成部材52は、その外周面の一部が電気抵抗調整層50の外周面と段差(帯電部材23の軸心からの距離差)を有している。この段差によって、帯電部材23と像担持体16Yとの間に前述した間隙Gが形成される。このような段差は、ギャップ形成部材52と電気抵抗調整層50とを切削、研削等の除去加工により同時加工することによって形成することができる。ギャップ形成部材52と電気抵抗調整層50を同時加工することによって、段差即ち間隙Gを高精度に形成することが可能となる。
また、ギャップ形成部材52の電気抵抗調整層50と接触する側の端部の高さ(帯電部材23の軸心からの距離)を、電気抵抗調整層50の高さと同一もしくは低く形成することで、ギャップ形成部材52と像担持体16Yとの接触幅が低減され、間隙Gを高精度にすることができる。このようにすることで、ギャップ形成部材52の前記端部の外表面が像担持体16Yに当接することを防止することができ、この端部を介して隣接する電気抵抗調整層50が像担持体16Yに接触してリーク電流が発生してしまうことを防止することが可能となる。また、ギャップ形成部材52の前記端部を低く形成することによって、この部分を、除去加工を行う際の切削刃等の逃げ代(逃げ加工)とすることができる。なお、逃げ代(逃げ加工)の形状は、ギャップ形成部材52の前記端部の外表面が像担持体16Yに当接しないような形状であるならばどのような形状であってもよい。
ギャップ形成部材52は、像担持体16Yとの間隙Gを環境によらず経時(長期)に亘って安定して形成するものであるので、吸湿性、耐摩耗性が小さい材料から構成されることが好ましい。また、像担持体16Yとのリーク電流の発生をなくすため、絶縁性材料から構成されることが好ましく、体積固有抵抗値が1013Ω・cm以上であることが好ましい。さらに、トナー及びトナーへの添加剤が付着しにくいことや、像担持体16Yと当接して摺動しても像担持体16Yを摩耗させないことも重要であり、種々の条件に応じて、適宜選択されるものである。具体的には、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリアセタール樹脂(POM)、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリスチレン樹脂(PS)及びその共重合体(AS樹脂、ABS樹脂)等の汎用樹脂、ポリカーボネート樹脂(PC)、ウレタン樹脂、フッ素樹脂(PTFE等)等が挙げられる。ギャップ形成部材52は、これらの材料を成型加工して成形されている。
図5は、帯電部材23と第1及び第2のクリーニング部材25、26との位置関係を示す概略図である。第1のクリーニング部材25は、第2のクリーニング部材26よりも帯電部材23の回転方向の上流側に配されている。第2のクリーニング部材26は、第1のクリーニング部材25よりも帯電部材23の回転方向の下流側に配されている。第1のクリーニング部材25と第2のクリーニング部材26とは、帯電部材23の外周面に付着したトナーや放電によって分解した固体潤滑剤の分解生成物等の付着物を除去する。
第1のクリーニング部材25は、長尺のブラシ状に形成され、帯電部材23と平行に配されている。第1のクリーニング部材25は、帯電ケース22に設けられた図示しない軸受けに嵌合され、帯電ケース22に回転自在に軸支されている。第1のクリーニング部材25は、図示しないモータ等の駆動手段によって、図2における時計回り(即ち帯電部材23と反対方向)に直接回転駆動され、帯電部材23の回転速度と同速度以上で回転する。帯電部材23の回転速度と同速度以上で回転することによって、帯電部材23との接触回数が増加してクリーニング性を向上させることができる。なお、第1のクリーニング部材25は、帯電部材23からギアを介して間接駆動させてもよい。
第1のクリーニング部材25は、金属材料や合成樹脂等の硬質の部材からなる軸心部54と、軸心部54の外周面に形成されたブラシ部55とを備え、帯電部材23の外周面に付着した付着物を剥ぎ取る機能を有している。ブラシ部55は、多数のブラシ繊維からなる。それぞれのブラシ繊維は、基端部が軸心部54に固定されるとともに、先端部が帯電部材23の外周面に当接するように設けられている。ブラシ繊維の材料としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)等のポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリエチレン樹脂(PE)、ナイロン樹脂等を用いることができる。また、これらの樹脂をベースとした導電性樹脂を用いてもよい。第1のクリーニング部材25は、ブラシ繊維の弾性により、帯電部材23の外周面に付着した付着物を剥ぎ取ることが可能となる。
図6及び図7は、第1のクリーニング部材25と帯電部材23の位置関係を示す概略図である。図6に示すように、ブラシ部55は、ギャップ形成部材52間の長さと略同じ長さに設けられ、ギャップ形成部材52及び電気抵抗調整層50(保護層51が設けられている場合には保護層51)の外周面と当接して、これらギャップ形成部材52及び電気抵抗調整層50の外周面に付着した付着物を剥ぎ取る。なお、このブラシ部55は、図7に示すように、電気抵抗調整層50の外周面のみと当接するように設けられていてもよい。これは、ギャップ形成部材52は放電の影響を受けないので電気抵抗調整層50よりも付着物の付着性が弱く、第2のクリーニング部材26のみでも付着物を除去することが可能だからである。したがって、第1のクリーニング部材25は、少なくとも電気抵抗調整層50に当接していればよい。
前述した構成の第1のクリーニング部材25は、付勢手段としての圧縮コイルばね56によって帯電部材23に対して付勢されて帯電部材23と当接し、ブラシ繊維の先端部の一定量が帯電部材23の外周面に押し付けられている。なお、圧縮コイルばね56は、ねじりコイルばねや板ばね等であってもよい。
第2のクリーニング部材26は、円柱状に形成され、帯電部材23と平行に配されている。第2のクリーニング部材26は、帯電ケース22に設けられた図示しない軸受けに嵌合され、帯電ケース22に回転自在に軸支されている。第2のクリーニング部材26は、図示しないモータ等の駆動手段によって、図2における時計回り(即ち帯電部材23と反対方向)に直接回転駆動され、帯電部材23の回転速度と同速度で回転する。帯電部材23の回転速度より速かったり遅かったりすると、第1のクリーニング部材25が剥ぎ取った付着物を帯電部材23の外周面に塗り付けるような力が作用し、付着物を除去できずに逆に付着物を再付着させてしまう。なお、第2のクリーニング部材26は、帯電部材23からギアを介して間接駆動させてもよく、第2のクリーニング部材26を帯電部材23に食い込ませるように付勢して連れ回りによって回転させてもよい。連れ回りによって回転させるのが、最も簡易である。
第2のクリーニング部材26は、金属材料や合成樹脂等の硬質の部材からなる軸心部57と、軸心部57の外周面に形成された連続気泡発泡体からなる弾性層58とを備え、帯電部材23の外周面に付着した付着物を吸着する機能を有している。連続気泡発泡体としては、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ニトリルブタジエンゴム(NBR)等の合成ゴム、ポリエチレン樹脂(PE)等を、公知の方法によって発泡させたものを用いることができる。
発泡体(多孔性材料)には、連続気泡発泡体と独立気泡発泡体とがあるが、独立気泡発泡体はそれぞれの気泡が独立しているので、空孔部に付着物を吸着保持する能力が低く、経時に亘って連続的に付着物を吸着することができない。一方、連続気泡発泡体は、気泡がつながっているので、付着物を吸着する能力が高く、経時に亘って吸着能力が低下することなく、付着物を吸着しかつ蓄積することができる。特に、メラミン樹脂の発泡体はその吸着能力が高いため、弾性層58をメラミン樹脂の連続気泡発泡体とすると好ましい。
また、この弾性層58は、図8に示すように、ギャップ形成部材52間の長さと略同じ長さ(以上)に設けられ、ギャップ形成部材52及び電気抵抗調整層50(保護層51が設けられている場合には保護層51)の外周面と当接して、第1のクリーニング部材25によってギャップ形成部材52及び電気抵抗調整層50から剥ぎ取られてこれらの外周面上に存在する、もしくはこれらの外周面に付着したままの付着物を吸着除去する。このように、弾性層58は、ギャップ形成部材52及び電気抵抗調整層50の外周面をクリーニングするため、ギャップ形成部材52間の長さと略同じ長さ(以上)に設けられて、ギャップ形成部材52及び電気抵抗調整層50に当接する必要がある。
前述した構成の第2のクリーニング部材26は、付勢手段としての圧縮コイルばね59によって帯電部材23に対して付勢されて帯電部材23と当接し、弾性層58が帯電部材23の外周面に押し付けられている。なお、圧縮コイルばね59は、ねじりコイルばねや板ばね等であってもよい。
電源装置は、帯電部材23に所定の電圧を印加する。このような電圧としては、直流電圧だけでもよいが、直流電圧と交流電圧を重畳することが好ましい。特に、本発明のような近接方式の帯電装置18の場合、直流電圧のみを印加すると、像担持体16Yと帯電部材23との間の間隙Gの変動により帯電ムラが生じやすく、像担持体16Yの外周面の電位が不均一になることがある。一方、交流電圧を重畳すると、像担持体16Yの外周面が等電位となり、放電が安定して像担持体16Yを均一に帯電させることができる。
このように重畳される交流電圧は、ピ−ク間電圧を像担持体16Yの帯電開始電圧の2倍以上にすることが好ましい。帯電開始電圧とは、帯電部材23に直流電圧のみを印加した場合に像担持体16Yが帯電され始めるときの電圧の絶対値である。これによって、像担持体16Yから帯電部材23への逆放電が生じ、そのならし効果で像担持体16Yをより安定した状態で均一に帯電させることができる。また、交流電圧の周波数は像担持体16Yの周速度(プロセススピード)の7倍以上であることが好ましい。7倍以上の周波数にすることによって、モアレ画像が(目視)認識できなくなる程度に軽減される。
前述した構成の帯電装置18は、帯電部材23が放電して像担持体16Yを帯電したのちに図2における反時計回り方向に回転していくと、まず第1のクリーニング部材25が少なくとも電気接触抵抗層(または保護層51)の外周面に付着した付着物を剥ぎ取り、続いて第2のクリーニング部材26が電気接触層(または保護層51)及びギャップ形成部材52の付着物を吸着除去して、帯電部材23の外周面をクリーニングする。そして、帯電部材23は、再び放電して像担持体16Yを帯電する。なお、このような帯電装置18は、勿論、プロセスカートリッジ8C、8M、8BKにも同様に設けられている。
本実施形態によれば、第2のクリーニング部材26が電気抵抗調整層50の外周面とギャップ形成部材52の外周面とに当接するように設けられているので、近接方式に特有のギャップ形成部材52への付着物の付着を防止することによって、像担持体16Y、16C、16M、16BKと帯電部材23との間の間隙Gの変動が抑えられ、像担持体16Y、16C、16M、16BKを均一に帯電して画像不良を防止することができる。
第1のクリーニング部材25が帯電部材23の外周面に付着した付着物を剥ぎ取る機能を有しているので、帯電部材23の外周面に付着した付着物を剥ぎ取り浮かせることができる。
第2のクリーニング部材26が付着物を吸着する機能を有しているので、第1のクリーニング部材25が剥ぎ取った付着物を吸着除去することができ、次の作像工程に付着物を残すことがない。
第1のクリーニング部材25がブラシ状とされているので、高い剥ぎ取り力が生じ、帯電部材23の外周面に付着した付着物を確実に剥ぎ取ることができる。
第1のクリーニング部材25が帯電部材23の回転速度と同速度以上で回転する構成とされているので、帯電部材23への接触効率を高めることができ、帯電部材23の外周面に付着した付着物をさらに確実に剥ぎ取ることができる。
第2のクリーニング部材26が連続気泡発泡体から構成されているので、連続気泡内に付着物を吸着かつ蓄積することができ、経時に亘って吸着能力が低下することがない。
第2のクリーニング部材26が帯電部材23の回転速度と同速度で回転する構成とされているので、付着物を確実に吸着できるとともに、剥ぎ取られた付着物の再付着を防止することができる。
プロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BKが、対応する像担持体16Y、16C、16M、16BKと帯電装置18とを備えているので、交換作業が容易であるとともに安定した画像を容易に得ることができる。
画像形成装置1がプロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BKを備えているので、高画質を得ることができるとともに長期に亘って安定した画像を得ることができる。
本実施形態においては、帯電装置18が第1及び第2のクリーニング部材25、26をそれぞれ一つずつ備えていたが、第1及び第2のクリーニング部材25、26の数は、それぞれ、何ら限定されることはない。
(実施例)
本発明の発明者らは、前述した実施形態に記載された帯電装置18、該帯電装置18を備えたプロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BK、及び該プロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BKを備えた画像形成装置1を製造して、本発明の効果を確認した。
本発明の発明者らは、前述した実施形態に記載された帯電装置18、該帯電装置18を備えたプロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BK、及び該プロセスカートリッジ8Y、8C、8M、8BKを備えた画像形成装置1を製造して、本発明の効果を確認した。
まず、帯電部材23を製造した。熱可塑性樹脂としてABS樹脂(GR−3000、電気化学工業製)40重量%、高分子型イオン導電材料としてポリエーテルエステルアミド(IRGASTAT P18、チバスペシャルティケミカルズ社製)60重量%、さらに相溶化剤としてのポリカーボネート−グリシジルメタクリレート−スチレン−アクリロニトリル共重合体(モディパーC L440−G、日本油脂製)を樹脂(ABS樹脂とポリエーテルエステルアミド)全量の100重量部に対して4重量部添加し、溶融混練した熱可塑性樹脂組成物を、SUM(Niメッキ)からなる導電性支持体49(外径10mm)上に射出成形して電気抵抗調整層50を形成した。
ゲートカット及び長さ調整を行った後に、電気抵抗調整層50の両端部にリング状のギャップ形成部材52(高密度ポリエチレン樹脂(ノバテックHD HY540、日本ポリケム社製))を圧入した。次に、切削加工によって、ギャップ形成部材52の外径を12.5mm、電気抵抗調整層50の外径を12.4mmに同時加工により仕上げた。
このような電気抵抗調整層50上に、アクリル変性シリコーン樹脂(ムキコート 3000VH、川上塗料社製)とイソシアネート樹脂(T4硬化剤、川上塗料社製)、カーボンブラック(全固形分に対して25重量%)の混合物からなる塗料を酢酸ブチル、トルエン、メチルエチルケトン(MEK)からなる希釈溶剤で希釈後、スプレー塗装により膜厚約10μmの保護層51を形成し、その後、熱風炉で80℃、60分間、加熱硬化させることで、ギャップ形成部材52と保護層51との間に約40μmの段差が形成されたローラ状の帯電部材23を得た。
上記帯電部材23を図2に示すような帯電装置18にセットし、表1に示すように第1及び第2のクリーニング部材25、26を組み替えて、図1に示すような画像形成装置1にて以下の試験(実施例1〜4、比較例1及び2)を行った。
なお、表1中の帯電部材との速度差欄における「+(数値)倍」とは、第1または第2のクリーニング部材25、26を、モータ等の駆動手段によって帯電部材23の回転速度に対して(数値)倍の速度に回転駆動することを示している。また、表1中の当接幅(当接長さ)欄における「両端部間」とは、第2のクリーニング部材26が、帯電部材23の両端部間、即ち、保護層51の外周面とギャップ形成部材52の外周面とに当接することを示している。
図1に示した画像形成装置(imagioMP C3000)1を用いて、A4横、画像面積率5%チャートを2枚/1ジョブでプリント出力を行い、10kプリント毎に、600dpiの1×1ハーフトーン画像(A3)を2枚プリント出力し、合計30k枚までの縦スジの発生状況を評価した。
帯電部材23の外周面に付着物が付着、堆積すると、帯電部材23の抵抗上昇に伴って放電ムラが発生し、通紙方向に濃い縦スジが発生する。縦スジの発生状況の評価は、目視によって5段階でのランク評価を行い、ランク4以上を良好とした(ランク5:縦スジなし、ランク1:全面縦スジ)。評価結果を図9に示す。
また、ギャップ形成部材52の外周面に付着物が付着、堆積すると、帯電部材23と像担持体16Y、16C、16M、16BKとの間の間隙Gが変動するため、通紙方向に対して直交する方向に帯電部材23ピッチで濃淡ムラによる横スジ、あるいは間隙Gが広くなりすぎることによる異常放電による白抜けが発生するため、併せて評価を行った。評価結果を表1に示す。
図9及び表1に示すように、実施例1〜4においては、30k枚でも縦スジの発生状況が良好であり、また横スジ及び異常放電による白抜けの発生は確認されず、良好な結果となった。一方、比較例1、2においては、10〜20k枚以降で縦スジの発生状況がランク3以下となり、30k枚で横スジの発生が確認された。
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
1 画像形成装置
8Y 第1のプロセスカートリッジ
8C 第2のプロセスカートリッジ
8M 第3のプロセスカートリッジ
8BK 第4のプロセスカートリッジ
16Y,16C,16M,16BK 像担持体
18 帯電装置
23 帯電部材
25 第1のクリーニング部材
26 第2のクリーニング部材
49 導電性支持体
50 電気抵抗調整層
52 ギャップ形成部材
8Y 第1のプロセスカートリッジ
8C 第2のプロセスカートリッジ
8M 第3のプロセスカートリッジ
8BK 第4のプロセスカートリッジ
16Y,16C,16M,16BK 像担持体
18 帯電装置
23 帯電部材
25 第1のクリーニング部材
26 第2のクリーニング部材
49 導電性支持体
50 電気抵抗調整層
52 ギャップ形成部材
Claims (9)
- (a)導電性支持体と、該導電性支持体上に形成された電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層の両端に設けられたギャップ形成部材と、を有する、像担持体を帯電させる帯電部材と、(b)前記帯電部材と当接する第1のクリーニング部材と、(c)前記第1のクリーニング部材よりも前記帯電部材の回転方向の下流側に配された、前記帯電部材と当接する第2のクリーニング部材と、を備えた帯電装置において、
前記第2のクリーニング部材が、前記電気抵抗調整層の外周面と前記ギャップ形成部材の外周面とに当接するように設けられていることを特徴とする帯電装置。 - 前記第1のクリーニング部材が、前記帯電部材の外周面に付着した付着物を剥ぎ取る機能を有していることを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。
- 前記第2のクリーニング部材が、前記付着物を吸着する機能を有していることを特徴とする請求項2に記載の帯電装置。
- 前記第1のクリーニング部材が、ブラシ状とされていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の帯電装置。
- 前記第1のクリーニング部材が、前記帯電部材の回転速度と同速度以上で回転する構成とされていることを特徴とする請求項2ないし請求項4のうちいずれか一項に記載の帯電装置。
- 前記第2のクリーニング部材が、連続気泡発泡体から構成されていることを特徴とする請求項3ないし請求項5のうちいずれか一項に記載の帯電装置。
- 前記第2のクリーニング部材が、前記帯電部材の回転速度と同速度で回転する構成とされていることを特徴とする請求項3ないし請求項6のうちいずれか一項に記載の帯電装置。
- 前記像担持体と、請求項1ないし請求項7のうちいずれか一項に記載の帯電装置と、を備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項8に記載されたプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。
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CN103963434A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-06 | 苏州铉动三维空间科技有限公司 | 一种简便式双面印刷机构 |
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