JP2012173407A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像形成装置10は、帯電可能な膜が表面に形成され、像を保持する感光体ドラム62と、この感光体ドラム62の膜表面を帯電させる帯電装置66と、を有し、この帯電装置66は、感光体ドラム62との間に直流電圧を印加する第一の帯電部材212と、この第一の帯電部材212の後に感光体ドラム62の膜の表面電位が予め定められた電位となるように感光体ドラム62との間に直流電圧を印加する第二の帯電部材222と、を少なくとも有し、感光体ドラム62の膜厚が薄くなるのに従って、第一の帯電部材212の印加により生じる感光体ドラム62の表面電位が低くなるように第一の帯電部材212の印加電圧を低くするように設定される。
【選択図】図2
Description
| V0(i) | < | V0(ii) | < | V0(iii) |
なる関係を満たすように電圧を印加する帯電装置を開示する。
本発明の実施形態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としての画像形成装置10の側面からの断面図を示す。
収容容器30Y、30M、30Cはそれぞれ、形状及び大きさが同様に構成されており、略同一の容積のトナーを収容するようになっている。
収容容器30Kは、収容容器30Y、30M、30Cよりも縦長に構成され、これら収容容器30Y、30M、30Cよりも体積が大きく、これら収容容器30Y、30M、30Cよりも収容するトナーの容積が大きくなるようになっている。
像形成部40、記録媒体供給装置42、及び搬送路44によって、記録媒体に画像を形成する画像形成手段が構成される。
像形成ユニット52Y、52M、52C、52Kはそれぞれ、対応する色が異なるものの同様の構成となっているため、以下、各色に対応するY、M、C、Kを省略して「像形成ユニット52」のように総称する場合がある。各色に対応する他の構成(収容容器30、感光体ドラム62等)についても同様とする。
膜厚測定部130は、感光体ドラム62の膜厚の測定に関して、例えば、印刷した記録媒体の枚数(以下、「印刷枚数」と称する)の測定、感光体ドラム62の回転数の測定、入力される画像のピクセルのカウント(ピクセルカウント)、現像装置66のトナー運搬部材(オーガ)の回転数等の測定、もしくはトナーの使用量の測定、又はこれらを組み合わせたもの等の測定を行うようにしてもよい。
電圧設定部140は、膜厚測定部130の測定結果に基づいて、印加する電圧を設定するようになっている。
図2は、像形成ユニット52及びその周辺構造の概略図を示す。
第一の帯電部材212及び第二の帯電部材222は、感光体ドラム62の回転方向に沿うようにして設けられている。
なお、回転方向に対して現像装置68に近い側を、回転方向下流側とする。
第一の帯電部材212は、感光体ドラム62と放電を生じる程度に近接するようにしてもよい。
また、第一の帯電部材212は、回収容器202に回収されたトナー等の漏洩を防止する漏洩防止部材としても機能する。
基材216の抵抗値は、例えば、電流を横方向に流したときの表面抵抗率で100 Ω / □以上106 Ω / □以下程度に構成される。
蒸着に用いられる金属としては、アルミニウムや金、銅、チタン、銀、真鍮、クロム等が挙げられる。
なお、基材216を、アルミニウムやステンレス鋼、ニッケル等の薄板により構成するようにしてもよい。
被膜218の弾性材料としては、ポリウエレタンゴムやエピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、ビニルニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム等のゴム材料、あるいは、ポリカーボネートやアクリル樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリスチレン、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル、フェノール樹脂、メラミン樹脂等が用いられる。
電子導電剤としては、例えば、ケッチェンブラックやアセチレンブラック等のカーボンブラック、熱分解カーボン、グラファイト、もしくは、アルミニウムや銅、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属又は合金、もしくは、酸化スズや酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の導電性金属酸化物、もしくは、絶縁性物質の表面を導電化処理したもの、これらが用いられる。
イオン導電剤としては、例えば、テトラエチルアンモニウムやラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸素塩又は塩素酸塩等、もしくは、リチウムやマグネシウム等のアルカリ金属の過塩素酸素塩又は塩素酸塩等、もしくは、アルカリ土類金属の過塩素酸素塩又は塩素酸塩等、これらが用いられる。
導電剤は、単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
第二の帯電部材222には、この第二の帯電部材222に電圧を印加する第二の印加部224が設けられている。第二の印加部224は、電圧設定部140によって、第二の帯電部材222に印加する電圧が設定されるように構成されている。
第二の帯電部材222は、第一の帯電部材212の後に感光体ドラム62を帯電させるように設けられている。
なお、第一の印加部214及び第二の印加部224が、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する方式(AC+DC帯電方式)としてもよい。
このように、電圧設定部140は、膜厚測定部130の測定結果に基づいて、第一の帯電部材212及び第二の帯電部材222に印加する電圧を設定するように構成されている。
図3は、第二の帯電部材222の斜視図を示す。
第二の帯電部材222は、上記構成に限らず、芯金230と弾性層232との間に接着層(プライマー層)を、弾性層232と表面層234との間に抵抗調整層又は以降防止層を、表面層234の外側に保護層(コーティング層)を設けるようにしてもよい。
芯金230の材質としては、例えば、鉄や銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属、あるいは、外周面にメッキ処理を施した部材(例えば、樹脂やセラミック等)、導電剤が分散された部材等が用いられる。
弾性材料は、発砲したものであってもよいし、無発泡のものであってもよい。
さらに、樹脂としては、弾性層232に用いられる弾性材料を適用するようにしてもよい。
ここで導電性とは、体積抵抗率が1013 Ωcm未満であることを示し、非導電性とは、体積抵抗率が1013 Ωcm以上であることを示す。
非導電性粒子としては、樹脂粒子(ポリイミド樹脂粒子やメタクリル樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子等)、無機粒子(クレイ粒子やカオリン粒子、タルク粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子等)、及びセラミック粒子等、これらが用いられる。
図4は、感光体ドラム62の断面の模式図の一例を示す。
ここで導電性とは、体積抵抗率が1013 Ωcm未満であることを示す。
中心線平均粗さ(Ra75)が0.04 μm未満であると干渉防止効果が不十分となる傾向があり、0.5 μmより大きくなると、画質が粗くなる傾向がある。
また、導電性又は半導電性粉体を樹脂中に分散させて、支持体表面上に層を形成し、その層中に分散させる粒子により粗面化する方法が用いられる。
下引層172は、例えば、結着樹脂に無機粒子を含有するようにして構成される。
添加物としては、多環縮合系、アゾ系等の電子輸送性顔料、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物、シランカップリング剤等が用いられる。
体積抵抗率が102 Ωcm未満であると十分なリーク耐性が得られず、1011 Ωcmよりも高いと残留電位上昇を引き起こす場合がある。
無機粒子としては、例えば、酸化錫や酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等の無機粒子(導電性金属酸化物)が用いられる。
下引層172の厚さが15 μm未満であるときには、充分な耐リーク性能を得ることができず、50 μm以上であるときには長期使用した場合に残留電位が残りやすくなるため画像濃度異常を招く場合がある。
電荷発生材料としては、例えば、光源の露光波長が380 nm以上500 nm以下の場合には無機顔料が望ましく、700 nm以上800 nm以下の場合には、金属及び無金属フタロシアニン顔料が用いられる。
具体的には、結着樹脂としては、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂(ビスフェノール類と芳香族2価カルボン酸の重縮合体等)、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等が用いられる。
これらの結着樹脂は一種を単独で又は二種以上を混合して用いられる。電荷発生材料と結着樹脂の配合比は、例えば、質量比で10:1から1:10までの範囲内でとする。
ここで絶縁性とは、体積抵抗率が1013 Ωcm以上であることをいう。
物が用いられる。
これらの電荷輸送材料は一種を単独で又は二種以上を混合して用いられるが、これらに限定されるものではない。
これらの結着樹脂は一種を単独で又は二種以上を混合して用いられる。
電荷輸送材料と結着樹脂との配合比は、例えば、質量比で10:1から1:5とする。
電荷輸送層形成用塗布液に用いる溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトン、2−ブタノン等のケトン類、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロンゲン化脂肪族炭化水素類、テトラヒドロフラン、エチルエーテル等の環状もしくは直鎖状のエーテル類等の有機溶剤を単独又は二種以上混合して用いられる。
保護層178としては、バインダー樹脂中に導電性粒子を分散したもの、通常の電荷輸送層材料にフッ素樹脂、アクリル樹脂などの潤滑性粒子を分散したもの、シリコーンやアクリル等のハードコート剤、あるいは、強度、電気特性、画質維持性などの観点から架橋構造を有するもの、酸化しやすい電荷輸送性材料を含むもの、これらが用いられる。
架橋構造を形成するものとしては、例えば、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シロキサン樹脂等が用いられる。
また、電荷発生材料と電荷輸送材料とを同一の層(単層型感光層)として形成するようにしてもよい。
なお、下引層172を設けないようにしてもよい。
以下、帯電部材として第一の帯電部材212を用いて説明するが、第二の帯電部材222についても同様となっている。また、電位は負の値として表わされるが、その絶対値により大小を表現するものとする。
図5は、感光体ドラム62と第一の帯電部材212との接触部分近傍の概略図である。
図5に示すように、例えば帯電電圧が「-600 V」の放電を発生する場合のギャップ長Lは、帯電電圧が「-300 V」の放電を発生する場合のギャップ長Mよりも長くなる。
また、放電は、ギャップ長が長いほど不安定になり易い。
しかし、他のプロセス(現像等)に関連して、感光体ドラム62に設定される電位(以下、「設定電位」と称する)を比較的大きく(例えば、「-600 V」程度)する必要のある状況がある。この場合、帯電電圧を大きくすると、画像欠陥が生じることとなる。
表1は、設定電位を比較的大きい「-600 V」とし、実施例1と比較例1とにより画像を形成した場合の、画像欠陥の発生の有無を示す。表1中の電位は、各位置における感光体ドラム62の表面電位を示す。
このように、第一の帯電部材212及び第二の帯電部材222それぞれについて、帯電電圧が比較的小さい「-300 V」となっている。
このように、1つの帯電部材について、帯電電圧が比較的大きい「-600 V」となっている。
このように、複数の帯電部材を用いて、ギャップ長の短い放電(小さい帯電電圧)を重ねることで、設定電位が大きい場合でも画像欠陥の発生が抑制される。
帯電部材が汚染されると、感光体ドラム62の表面電位が局所的に、目標電位と大きく異なる電位となる放電(以下、「異常放電」と称する)が生じる。例えば、目標電位が「-300 V」であっても、異常放電により局所的に「-400 V」となる部分が生じることとなる。
異常放電は、帯電部材が汚染されるほど発生し易い。
例えば、設定電位が「-600 V」であり、第一の帯電部材212の目標電位が「-300 V」である場合、この第一の帯電部材212における異常放電により感光体ドラム62の表面電位が「-700 V」となると、第二の帯電部材222において電位を小さくすることはできない。
例えば、設定電位「-600 V」に対して目標電位が「-100 V」の場合、目標電位が「-300 V」である場合と比較して、異常放電が生じても設定電位を上回りにくくなる。
このため、感光体ドラム62の膜厚が小さい場合は、膜厚が大きい場合と比較して、放電のギャップ長を長くすることができる(ギャップ長を長くしても画像欠陥が抑制される)。
例えば、感光体ドラム62の膜厚が大きい(例えば25 μm程度)場合、第一の帯電部材212の目標電位が「-300 V」よりも大きくなると画像欠陥が生じるようなときでも、膜厚が小さい(例えば15 μm程度)場合、目標電位が「-500 V」であっても画像欠陥が生じない。
このように、感光体ドラム62の膜厚と、帯電部材の表面の汚染とには関連性がある。
比較例2では、感光体ドラム62の膜厚に関わらず、第一の帯電部材212及び第二の帯電部材222の目標電位がそれぞれ一定となるように印加電圧を調整するように設定した。
このように、感光体ドラム62の膜厚に応じて、第一の帯電部材212の目標電位を変化させるように印加する電圧を設定することで、画像欠陥の発生が抑制される。
次に、第二実施形態について説明する。
図6は、第二実施形態にかかる像形成ユニット52及びその周辺構造の概略図を示す。
第一の帯電部材312は、第二の帯電部材222と同様の構造となっている(図5参照)。
次に、第三実施形態について説明する。
図7は、第三実施形態にかかる像形成ユニット52及びその周辺構造の概略図を示す。
第三の帯電部材332は、第一の帯電部材212と同様に、基材216と被膜218とにより構成されている。
具体的には、第一の帯電部材212及び第三の帯電部材332の目標電位は、感光体ドラム62の膜厚が小さくなるほど低くし、第二の帯電部材222の目標電位は、設定電位に対応するように一定とした。また、そうなるようにそれぞれの印加電圧を変化させるように設定した。
例えば、設定電位が「-600 V」である場合、第一の帯電部材212で「0 V」から「-200 V」とし、第三の帯電部材332で「-200 V」から「-400 V」とし、第二の帯電部材222で「-400 V」から「-600 V」とするようにすることができる。
12 画像形成装置本体
14 排出部
24 給紙用開閉部
30 収容容器
40 像形成部
42 記録媒体供給装置
44 搬送路
52 像形成ユニット
54 潜像形成装置
56 転写装置
62 感光体ドラム
64 クリーニング装置
66 帯電器
68 現像装置
72 中間転写体
78 クリーニング装置
100 主搬送路
114 定着装置
130 膜厚測定部
140 電圧設定部
212 第一の帯電部材
214 第一の印加部
222 第二の帯電部材
224 第二の印加部
Claims (8)
- 帯電可能な膜が表面に形成され、像を保持する像保持体と、
前記像保持体の膜表面を帯電させる帯電手段と、
を有し、
前記帯電手段は、
前記像保持体との間に直流電圧を印加する第一の帯電部材と、
前記第一の帯電部材の後に前記像保持体の膜の表面電位が予め定められた電位となるように前記像保持体との間に直流電圧を印加する第二の帯電部材と、
を少なくとも有し、
前記像保持体の膜厚が薄くなるのに従って、前記第一の帯電部材の印加により生じる前記像保持体の表面電位が低くなるように前記第一の帯電部材の印加電圧を低くすることを特徴とする画像形成装置。 - 前記第一の帯電部材は、前記像保持体の膜の表面電位が前記第二の帯電部材に対して予め定められた電位よりも小さい電位となるように印加する請求項1記載の画像形成装置。
- 前記第一の帯電部材の後であって前記第二の帯電部材の先に、前記像保持体との間に直流電圧を印加する第三の帯電部材、
をさらに有し、
前記第三の帯電部材は、前記像保持体の膜の表面電位が前記第一の帯電部材の印加による電位よりも大きい電位であり、前記第二の帯電部材に対して予め定められた電位よりも小さい電位となるように印加する請求項2記載の画像形成装置。 - 前記像保持体の膜厚が薄くなるのに従って、前記第一の帯電部材及び前記第三の帯電部材の印加により生じる前記像保持体の表面電位が低くなるように前記第一の帯電部材及び前記第三の帯電部材の印加電圧を低くすることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
- 前記第二の帯電部材は、断面円形状に形成されている請求項1乃至4いずれか記載の画像形成装置。
- 前記第二の帯電部材を清掃する清掃手段、
をさらに有する請求項1乃至5いずれか記載の画像形成装置。 - 前記第一の帯電部材は、膜状に形成されている請求項1乃至6いずれか記載の画像形成装置。
- 前記第一の帯電部材は、断面円形状に形成されている請求項1乃至6いずれか記載の画像形成装置。
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