JP2015215519A - Process cartridge and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置にて用いられる帯電部材に付着した付着物を除去する清掃部材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ものである。 The present invention relates to a process cartridge and an image forming apparatus including a cleaning member that removes deposits attached to a charging member used in an image forming apparatus using an electrophotographic system or an electrostatic recording system.
従来、例えば電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体としての電子写真感光体(感光体)を用いて、帯電、露光、現像、転写、クリーニングなどの工程を経て画像形成が行われる。感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうち少なくとも一つと、を一体的にカートリッジ化して画像形成装置の装置本体に対し着脱可能としたプロセスカートリッジも広く用いられている。 Conventionally, for example, in an electrophotographic image forming apparatus, an electrophotographic photosensitive member (photosensitive member) as an image carrier is used to perform image formation through steps such as charging, exposure, development, transfer, and cleaning. There is a wide variety of process cartridges in which the photosensitive member and at least one of charging means, developing means, and cleaning means as process means acting on the photosensitive member are integrated into a cartridge so that it can be attached to and detached from the main body of the image forming apparatus. It is used.
このような画像形成装置において、被帯電体としての感光体を帯電させる帯電手段としては、被帯電体に接触して配置される帯電部材を設け、この帯電部材に電圧を印加して被帯電体を帯電させる方式が広く用いられている。この方式は、比較的オゾンの発生量が少なく、また装置の小型化が容易になるなどの利点を有する。特に、ローラ状の帯電部材である帯電ローラが採用されることが多い。 In such an image forming apparatus, as a charging unit for charging a photosensitive member as a member to be charged, a charging member disposed in contact with the member to be charged is provided, and a voltage is applied to the member to be charged. A method of charging the is widely used. This method has advantages such that the amount of ozone generated is relatively small and the device can be easily downsized. In particular, a charging roller that is a roller-shaped charging member is often employed.
しかし、このような帯電ローラは、感光体に接触している。そのため、感光体に付着している転写残トナーや外添剤などが、感光体と帯電ローラとの接触部(ニップ部)において帯電ローラに転移して、帯電ローラの表面に付着する。これによって、その帯電ローラを長期にわたり使用した場合に、画像に影響を及ぼすことがある。そこで、帯電ローラに付着した付着物を除去する清掃部材が設けられることがある。 However, such a charging roller is in contact with the photoreceptor. Therefore, transfer residual toner, external additives, and the like attached to the photosensitive member are transferred to the charging roller at the contact portion (nip portion) between the photosensitive member and the charging roller, and are attached to the surface of the charging roller. This may affect the image when the charging roller is used for a long time. Therefore, a cleaning member that removes deposits attached to the charging roller may be provided.
特許文献1では、クリーニング対象物との当接部分がメラミン樹脂発泡体からなるクリーニング部材が提案されている。 Patent Document 1 proposes a cleaning member in which a contact portion with a cleaning object is made of a melamine resin foam.
また、特許文献2では、多孔質の弾性部材(スポンジ材)でローラ状に形成された清掃部材を、帯電ローラに接触させて帯電ローラの回転に伴い従動回転させ、帯電ローラの表面に付着した付着物を除去することが開示されている。
Further, in
しかしながら、上述のような清掃部材は、帯電ローラの回転に伴って従動回転する場合であっても、帯電ローラとの接触部で圧縮される際又は元の状態に復元する際などに帯電ローラに摺擦される。そのため、清掃部材が電気絶縁性の場合は、帯電ローラと清掃部材との摺擦により、清掃部材の表面が摩擦帯電し、帯電ローラの表面電位と清掃部材の表面電位との間の電位差が放電開始電圧を超えてしまうことがあることがわかった。これによって、清掃部材の表面から帯電ローラの表面に対して異常放電を起こしてしまい、感光体上の局所的な電位上昇による白ポチ(画像が白く抜ける現象)などの画像不具合が発生することがある。 However, the cleaning member as described above can be used for the charging roller when compressed at the contact portion with the charging roller or when it is restored to its original state, even when the charging roller rotates following the rotation of the charging roller. Rubbed. Therefore, when the cleaning member is electrically insulating, the surface of the cleaning member is frictionally charged by the friction between the charging roller and the cleaning member, and the potential difference between the surface potential of the charging roller and the surface potential of the cleaning member is discharged. It has been found that the starting voltage may be exceeded. As a result, abnormal discharge is generated from the surface of the cleaning member to the surface of the charging roller, and image defects such as white spots (a phenomenon in which an image appears white) due to a local potential increase on the photosensitive member may occur. is there.
そこで、本発明の目的は、帯電部材と清掃部材との摩擦帯電による清掃部材の表面電位の上昇を抑制して、白ポチなどの画像不具合の発生を抑制することのできる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である。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a process cartridge and an image forming apparatus capable of suppressing the occurrence of image defects such as white spots by suppressing an increase in the surface potential of the cleaning member due to frictional charging between the charging member and the cleaning member. Is to provide.
上記目的は本発明に係るプロセスカートリッジ及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、感光体と、前記感光体に接触し電圧が印加されて前記感光体の表面を帯電させる回転可能な帯電部材と、前記帯電部材の表面に付着した付着物を除去する、前記帯電部材の表面に接触する発泡弾性体層を有する清掃部材と、を有し、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、前記清掃部材は、前記帯電部材の電気抵抗以上の電気抵抗を有し、かつ、前記帯電部材に電圧が印加されて前記感光体を帯電させているときの前記清掃部材の表面電位をV1とし、そのときの前記帯電部材の表面電位をV2とし、前記清掃部材と前記帯電部材との間に直流電圧を印加した場合に放電が開始される電圧である放電開始電圧をVthとしたとき、前記帯電部材に電圧が印加されて前記感光体を帯電させているときに|V1−V2|≦|Vth|の関係を満たすことを特徴とするプロセスカートリッジである。 The above object is achieved by the process cartridge and the image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention removes a photosensitive member, a rotatable charging member that contacts the photosensitive member and is charged with a voltage to charge the surface of the photosensitive member, and deposits attached to the surface of the charging member. A cleaning member having a foamed elastic layer contacting the surface of the charging member, wherein the cleaning member is detachable from the apparatus main body of the image forming apparatus. The surface potential of the cleaning member when it has an electrical resistance equal to or higher than the resistance and a voltage is applied to the charging member to charge the photosensitive member is V1, and the surface potential of the charging member at that time is When V2 is Vth, and a discharge start voltage that is a voltage at which discharge is started when a DC voltage is applied between the cleaning member and the charging member is Vth, a voltage is applied to the charging member and the photoconductor Obi A process cartridge and satisfying the relationship | when the that is | V1-V2 | ≦ | Vth.
また、本発明の他の態様によると、像担持体と、前記像担持体に接触し直流電圧が印加されて前記像担持体を帯電させる回転可能な帯電部材と、前記帯電部材の表面に付着した付着物を除去する、前記帯電部材の表面に接触する発泡弾性体層を有する清掃部材と、を有する画像形成装置において、前記清掃部材は、前記帯電部材の電気抵抗以上の電気抵抗を有し、かつ、前記帯電部材に直流電圧が印加されて前記像担持体を帯電させているときの前記清掃部材の表面電位をV1とし、そのときの前記帯電部材の表面電位をV2とし、前記清掃部材と前記帯電部材との間に直流電圧を印加した場合に放電が開始される電圧である放電開始電圧をVthとしたとき、前記帯電部材に直流電圧が印加されて前記像担持体を帯電させているときに|V1−V2|≦|Vth|の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, an image carrier, a rotatable charging member that contacts the image carrier and is applied with a DC voltage to charge the image carrier, and adheres to the surface of the charging member. And a cleaning member having a foamed elastic layer contacting the surface of the charging member. The cleaning member has an electrical resistance equal to or higher than that of the charging member. The surface potential of the cleaning member when a DC voltage is applied to the charging member to charge the image carrier is V1, and the surface potential of the charging member at that time is V2. When a discharge start voltage, which is a voltage at which discharge is started when a DC voltage is applied between the charging member and the charging member, is Vth, a DC voltage is applied to the charging member to charge the image carrier. | V -V2 | ≦ | Vth | image forming apparatus characterized by satisfying the relation is provided.
本発明によれば、帯電部材と清掃部材との摩擦帯電による清掃部材の表面電位の上昇を抑制して、白ポチなどの画像不具合の発生を抑制することができる。 According to the present invention, an increase in the surface potential of the cleaning member due to frictional charging between the charging member and the cleaning member can be suppressed, and the occurrence of image defects such as white spots can be suppressed.
以下、本発明に係るプロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。 Hereinafter, the process cartridge and the image forming apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
実施例1
1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
図1は、本発明の一実施例に係る画像形成装置の模式的な断面図である。本実施例の画像形成装置100は、電写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な、中間転写方式を採用したタンデム型のレーザービームプリンタである。
Example 1
1. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The
本実施例の画像形成装置100は、複数の画像形成部として4個の画像形成部PY、PM、PC、PKを有する。これら画像形成部PY、PM、PC、PKは、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー像を形成するものである。本実施例では、これらの画像形成部PY、PM、PC、PKの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同一である。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾のY、M、C、Kを省略して、当該要素について総括的に説明する。
The
図2は、画像形成部Pの縦断面を示す模式図である。画像形成部Pは、像担持体としてのドラム形(円筒形)の電子写真感光体(感光体)である感光ドラム1を有する。感光ドラム1は、駆動手段(図示せず)によって図中矢印R1方向に100mm/secのプロセススピード(周速度)で回転駆動される。画像形成部Pにおいて、感光ドラム1の周囲には、その回転方向に沿って順に、次の各手段が配置されている。まず、帯電手段としての回転可能なローラ状の帯電部材である帯電ローラ2が配置されている。次に、露光手段(静電潜像形成手段)としての露光装置(レーザースキャナー装置)3が配置されている。次に、現像手段としての現像装置4が配置されている。次に、一次転写手段としてのローラ状の一次転写部材である一次転写ローラ5が配置されている。次に、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置6が配置されている。また、画像形成部Pには、帯電部材の清掃手段としてのローラ状の清掃部材である清掃ローラ9が帯電ローラ2に接触して配置されている。本実施例では、帯電ローラ2は、感光ドラム1の表面に所定の押圧力で接触させられており、感光ドラム1の回転に伴って図中矢印R2方向に従動して回転する。また、本実施例では、清掃ローラ9は、帯電ローラ2の表面に所定の押圧力で接触させられており、帯電ローラ2の回転に伴って図中矢印R3方向に従動して回転する。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a longitudinal section of the image forming unit P. The image forming unit P includes a photosensitive drum 1 that is a drum-shaped (cylindrical) electrophotographic photosensitive member (photosensitive member) as an image carrier. The photosensitive drum 1 is rotationally driven at a process speed (peripheral speed) of 100 mm / sec in the direction of arrow R1 in the figure by a driving means (not shown). In the image forming unit P, the following units are arranged around the photosensitive drum 1 in order along the rotation direction. First, a
また、画像形成装置100は、各画像形成部Pの各感光ドラム1と接触するように、中間転写体としての無端状のベルト体で形成された中間転写ベルト7を有する。中間転写ベルト7は、複数の支持ローラ(張架ローラ)としての駆動ローラ11、テンションローラ12、二次転写対向ローラ13に所定の張力をもって掛け回されている。中間転写ベルト7は、駆動ローラ11が図中矢印R6方向に回転駆動されることで、図中矢印R7方向に回転(周回移動)する。中間転写ベルト8の内周面側(裏面側)において各感光ドラム1と対向する位置に、上述の一次転写ローラ5が配置されている。一次転写ローラ5は、中間転写ベルト7を介して感光ドラム1に押圧されており、中間転写ベルト7と感光ドラム1とが接触する一次転写部(一次転写ニップ部)N1を形成している。一次転写ローラ5は、中間転写ベルト7の回転に伴って図中矢印R5方向に従動して回転する。また、中間転写ベルト7の外周面側(表面側)において二次転写対向ローラ13に対向する位置に、2次転写手段としてのローラ状の二次転写部材である二次転写ローラ14が配置されている。二次転写ローラ14は、中間転写ベルト7を介して二次転写対向ローラ13に押圧されており、中間転写ベルト7と二次転写ローラ14とが接触する二次転写部(二次転写ニップ部)N2を形成している。また、中間転写ベルト7の外周面側においてテンションローラ12に対向する位置に、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置17が配置されている。中間転写ベルト7は、ポリイミドなどの誘電体樹脂によって無端状に形成されている。
Further, the
その他、画像形成装置100には、記録用紙などの記録材Sの給搬送手段、トナー像を記録材Sに定着させる定着手段などが設けられている。
In addition, the
画像形成時には、回転駆動される感光ドラム1の表面は、帯電ローラ2によって所定の極性(本実施例では負極性)の所定の電位に帯電させられる。本実施例では、帯電ローラ2には、印加手段としての帯電電源(高圧電源)E1から、帯電電圧(帯電バイアス)として、所定の極性(本実施例では負極性)の直流電圧が印加される。この直流電圧値は、帯電ローラ2と感光ドラム1との間の放電開始電圧以上の値(放電開始電圧よりも感光ドラム1の帯電極性側に感光ドラム1の所望の帯電電位分だけ大きい値)に設定される。この放電開始電圧とは、帯電ローラ2に直流電圧のみを印加して、その印加する直流電圧の絶対値を大きくしていった際に、帯電ローラ2と感光ドラム1との間で放電が生じ始めることで帯電ローラ2に流れる直流電流が急激に増加する点の直流電圧値である。なお、感光ドラム1は、電気的に接地(グランドに接続)されている。
During image formation, the surface of the rotationally driven photosensitive drum 1 is charged to a predetermined potential having a predetermined polarity (negative polarity in this embodiment) by the charging
帯電処理後の感光ドラム1の表面は、露光装置3によって各画像形成部Pに対応する画像情報に応じて走査露光され、これによって感光ドラム1上に静電潜像(静電像)が形成される。感光ドラム1上に形成された静電潜像は、現像装置4によって現像剤としてのトナーを用いてトナー像として現像される。本実施例では、現像時のトナーの帯電極性(正規の帯電極性)は負極性(マイナス極性)である。現像装置4は、トナーを担持して感光ドラム1との対向部(現像位置)に搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ41を有している。現像スリーブ41は、図中矢印R4方向に回転駆動される。現像時に、現像スリーブ41には、印加手段としての現像電源(高圧電源)E2から所定の現像電圧(現像バイアス)が印加される。現像電圧としては、直流電圧(直流成分)と交流電圧(交流成分)とが重畳された振動電圧が用いられる。 The surface of the photosensitive drum 1 after the charging process is scanned and exposed by the exposure device 3 in accordance with image information corresponding to each image forming portion P, whereby an electrostatic latent image (electrostatic image) is formed on the photosensitive drum 1. Is done. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is developed as a toner image by the developing device 4 using toner as a developer. In this embodiment, the charging polarity (normal charging polarity) of the toner during development is negative (negative polarity). The developing device 4 includes a developing sleeve 41 as a developer carrying member that carries toner and conveys the toner to a portion facing the photosensitive drum 1 (developing position). The developing sleeve 41 is rotationally driven in the direction of arrow R4 in the drawing. At the time of development, a predetermined development voltage (development bias) is applied to the development sleeve 41 from a development power source (high voltage power source) E2 as an application unit. As the development voltage, an oscillating voltage in which a DC voltage (DC component) and an AC voltage (AC component) are superimposed is used.
感光ドラム1の表面に形成されたトナー像は、一次転写部N1において、一次転写ローラ5の作用により、中間転写ベルト7の表面に転写(一次転写)される。このとき、一次転写ローラ5には、印加手段としての一次転写電源(高圧電源)E3から、現像時のトナーの帯電極性とは逆極性(本実施例では正極性)の直流電圧である一次転写電圧(一次転写バイアス)が印加される。フルカラー画像の形成時には、上述の動作が各画像形成部PY、PM、PC、PKにおいて行われ、各感光ドラム1上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、順次に重ね合わせるようにして中間転写ベルト7上に転写される。
The toner image formed on the surface of the photosensitive drum 1 is transferred (primary transfer) to the surface of the
中間転写ベルト7の表面に形成されたトナー像は、二次転写部N2において、二次転写ローラ14の作用によって、記録材Sの表面に転写(二次転写)される。上述のような4色のトナーが重畳されて形成された多重トナー像は、このとき一括して記録材Sに転写される。記録材Sは、二次転写部N2において、中間転写ベルト7と共に二次転写ローラ14と二次転写対向ローラ13との間に挟持されて搬送される。この記録材Sが二次転写部N2を通過する際に、二次転写ローラ14には、印加手段としての二次転写電源(高圧電源)E4から、現像時のトナーの帯電極性とは逆極性の直流電圧である二次転写電圧(二次転写バイアス)が印加される。
The toner image formed on the surface of the
ここで、画像形成に供される記録材Sは、給紙カセット(図示せず)に収納されている。この記録材Sは、給送ローラ、搬送ローラ、搬送ガイドなどを有する給搬送手段としての給搬送装置(図示せず)によって、レジストローラ15に搬送される。そして、この記録材Sは、レジストローラ15によって斜行が矯正された後に、二次転写部N2に供給される。
Here, the recording material S used for image formation is stored in a paper feed cassette (not shown). The recording material S is conveyed to the
トナー像が転写された記録材Sは、搬送ガイド18に沿って定着手段としての定着装置22に搬送される。記録材Sは、定着装置22において発熱体19を備えた定着ローラ20と加圧ローラ21とによって形成される定着ニップ部を通過する際に、これらのローラ対によって加熱及び加圧されて、その表面にトナー像が定着される。
The recording material S to which the toner image has been transferred is conveyed along a
その後、トナー像が定着された記録材Sは、画像形成装置100の装置本体の外部に排出される。これにより、1枚の記録材Sに対する画像形成が終了する。
Thereafter, the recording material S on which the toner image is fixed is discharged outside the apparatus main body of the
なお、一次転写時に中間転写ベルト7に転写されないで感光ドラム1の表面に残ったトナー(残留トナー)は、ドラムクリーニング装置6によって感光ドラム1の表面から除去されて回収される。ドラムクリーニング装置6は、感光ドラム1に接触して配置されたクリーニングブレード61によって、回転する感光ドラム1の表面から残留トナーを除去し、このトナーを廃トナー搬送スクリュー62によって廃トナー容器(図示せず)に回収する。また、二次転写時に記録材Sに転写されないで中間転写ベルト7上に残ったトナー(残留トナー)は、ベルトクリーニング装置17によって中間転写ベルト7の表面から除去されて回収される。
Note that toner (residual toner) that is not transferred to the
また、上述のように、画像形成部Pには、帯電ローラ2の表面に接触して回転しながら帯電ローラ2の表面をクリーニングする、清掃部材としての清掃ローラ9が配設されている。これにより、感光ドラム1から残留トナーや外添剤などが帯電ローラ2に付着しても、これを清掃ローラ9によって帯電ローラ2の表面から除去することができる。詳しくは後述するように、清掃ローラ9は、表層として発泡弾性体層を有しており、帯電ローラ2の表面に所定の押圧力で接触させられて、帯電ローラ2との間でニップ部を形成している。本実施例では、感光ドラム1の回転に帯電ローラ2が追従して回転し、帯電ローラ2の回転に清掃ローラ9が追従して回転する。そして、清掃ローラ9は、帯電ローラ2に接触するときには発泡弾性体層が圧縮され、また離間するときには発泡弾性体層が弾性復元力により元の形状に復元しようとする。これにより、清掃ローラ9が帯電ローラに接触するときには発泡弾性体層の気孔によって帯電ローラ2の表面に付着した付着物を捕集し、また離間するときには帯電ローラ2の表面に付着した付着物を拭い取るようなクリーニング作用をなす。帯電ローラ2及び清掃ローラ9については、後述して更に詳しく説明する。
As described above, the image forming portion P is provided with the cleaning
本実施例では、感光ドラム1と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ2、現像装置4及びドラムクリーニング装置6と、清掃ローラ9とは、カートリッジ容器8に一体的に組み込まれて、全体でプロセスカートリッジ10を構成している。プロセスカートリッジとは、一般には、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうち少なくとも一つと、を一体的にカートリッジ化して画像形成装置の装置本体に対し着脱可能としたものである。本発明においては、プロセスカートリッジには、プロセス手段としての帯電手段を構成する帯電部材と、この帯電部材の表面に付着した付着物を除去する清掃部材と、が含まれる。
In the present embodiment, the photosensitive drum 1, the charging
また、本実施例の画像形成装置100の動作は、制御手段としての制御部(制御装置)50によって統括的に制御される。制御部50は、演算処理を行う中心的素子であるCPU、記憶素子であるROM、RAMなどのメモリなどを有して構成される。RAMには、センサの検知結果、演算結果などが格納され、ROMには制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。例えば、制御部50は、感光ドラム1などの回転体を駆動する駆動モータ(図示せず)のON/OFF、帯電電源E1、現像電源E2、一次転写電源E3及び二次転写電源E4のON/OFFや出力値などを制御する。
The operation of the
2.帯電ローラ
次に、本実施例における帯電ローラ2について説明する。図3(a)は、帯電ローラ2の模式的な断面図である。
2. Next, the charging
本実施例では、帯電部材としての帯電ローラ2は、導電性支持体(芯金、芯材)21と、該導電性支持体21の周囲に形成された一層以上の被覆層22と、を有し、その外周面が被帯電体としての感光ドラム1に接触する、ローラ状の部材である。特に、本実施例では、帯電ローラ2は、被覆層22が2層構造を有しており、被覆層22の基層(弾性層)22aと表層(抵抗層、保護層)22bとでは材料が異なる。つまり、導電性支持体21上に、少なくとも基層22aとしての弾性層と表層22bとしての抵抗層とを設け、上層の抵抗層に適度な体積抵抗を保持させ、下層の弾性層に被帯電体との当接を適正にするための適度な弾性を保持させる。これにより、感光体などの被帯電体の帯電均一性の向上や感光体などの被帯電体の表面のピンホール、傷などによるリーク防止などを図ることができる。
In the present embodiment, the charging
本実施例では、帯電ローラ2により感光ドラム1を帯電させる際に、帯電ローラ2には、その導電性支持体21を介して帯電電源E1から負極性の直流電圧である−1200Vの帯電電圧(帯電バイアス)が印加される。
In this embodiment, when the photosensitive drum 1 is charged by the charging
帯電ローラ2の表層(抵抗層)22bの材料としては、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、これらの混合物、又はこれらの材料にカーボンブラックや金属酸化物などの導電性粒子を分散したものを用いることができる。本実施例では、帯電ローラ2の表層22bは、主成分としてアクリル樹脂を使用して構成されている。これらの材料は、電子吸引効果により、帯電ローラ2に高い負帯電性をもたらすことができる。帯電ローラ2の表層22bは、例えば、浸漬塗工、スプレー塗工及びローラ塗工などにより形成することができる。
As a material for the surface layer (resistive layer) 22b of the charging
また、帯電ローラ2の基層(弾性層)22aの材料としては、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、ニトリルブタジエンゴム(NBR)、ブチルゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、エピクロルヒドリゴム(CO、ECO)、ウレタンゴム(U)及びシリコーンゴムなどの合成ゴム、天然ゴム(NR)、スチレンブタジエンスチレン(SRS)、ポリオレフィン系及びポリウレタン系熱可塑性エラストマー、又はこれらの混合物などを用いることができる。本実施例では、帯電ローラ2の基層22aは、主成分としてエピクロルヒドリンゴム(ECO、CO)を使用した、イオン導電機構を有する中抵抗材料を主体に構成されている。感光体などの被帯電体と帯電ローラ2とを安定的に当接させるために、弾性層の材料には合成ゴム材料を用いることが好ましい。なお、帯電ローラ2としては、導電性を付与するために、カーボンブラック、グラファイト、金属粉及び金属酸化物などの導電性粉末を弾性材料中に分散した層を有するものを用いることもある。また、所要の低抵抗化のために弾性材料中に比較的多量の導電性微粉末などが配合されることがある。多量の導電性微粉末が配合されると弾性材料の硬度が上がることがあるが、その硬度を所要のものに下げるために比較的多量の軟化油や可塑剤が配合されることがある。帯電ローラ2の基層22aは、金型成形などで形成することができる。
The material of the base layer (elastic layer) 22a of the charging
帯電ローラ2の電気抵抗(体積抵抗値)は、常温常湿環境(NN環境)(25℃/50%RH)において、106Ω以下が好ましく、105Ω以下がより好ましい。帯電ローラ2の電気抵抗がこれより高いと、帯電電圧を印加した際に帯電ローラ2での電圧降下が起こり、感光ドラム1の表面に形成できる電位が低下してしまうことがある。なお、帯電ローラ2の電気抵抗は可及的に小さくてかまわないが、製造上の理由などから通常102Ω以上程度である。図4に示すように、帯電ローラ2の電気抵抗(図4では「log・Ω」で表記)は、環境によって変動する。本実施例では、帯電ローラ2の寿命の全期間を通して、また環境によらず帯電ローラ2の電気抵抗は105Ω以下である。
The electric resistance (volume resistance value) of the charging
なお、帯電ローラ2の寿命は、予め設定された所望の性能を達成しうる期間を考えればよい。また、環境としては、画像形成装置100を使用可能な環境を考えればよく、ここでは低温低湿環境(LL環境)(15℃/10%RH)、常温常湿環境(NN環境)(25℃/50%RH)、高温高湿環境(HH環境)(30℃/80%RH))を例示している。後述する清掃ローラ9の電気抵抗に関しても同様である。
Note that the life of the charging
ここで、帯電ローラ2の電気抵抗の測定方法について説明する。本実施例では、帯電ローラ2の電気抵抗は、図6に示すような測定系を用いて、導電性基体に帯電部材を接触させて従動回転させて測定を行う動的抵抗測定方法によって測定した。すなわち、帯電ローラ2の導電性支持体21を、回転駆動用の導電性基体としてのアルミニウム製のシリンダ201に当接させる。この状態で、モータ(図示せず)によりシリンダ201を回転させて、帯電ローラ2を従動回転させながら、電源202から帯電ローラ2の導電性支持体21に直流電圧500Vを印加する。この時に基準抵抗(1KΩ)203に流れる電流をテスター204で測定し、帯電ローラ2の電気抵抗を計算する。ここでは、帯電ローラ2の導電性支持体21の両端にかける荷重は、それぞれ500gとした。また、シリンダ201の直径は30mmとした。また、シリンダ201の周速度は23.56mm/secとした。
Here, a method for measuring the electrical resistance of the charging
3.清掃ローラ
次に、本実施例における清掃ローラ9について説明する。図3(b)は、清掃ローラ9の模式的な断面図である。
3. Next, the cleaning
本実施例では、清掃部材としての清掃ローラ9は、棒状の支持部(芯金、芯材)91と、該支持部91の周囲に形成された弾性層92と、を有し、その外周面が帯電ローラ2に接触するローラ状の部材である。そして、弾性層92は、帯電ローラ2の表面(外周面)に接触する最外層(当接部)として発泡弾性体層を備えている。特に、本実施例では、清掃ローラ9は、支持部91と、該支持部91の外周面上に形成された帯電ローラ2に接触する発泡弾性体層92と、で構成される。弾性層92は、最外層に発泡弾性体層を有していれば、より内側の層として単数又は複数の他の弾性層を有していてよい。発泡弾性体層92を構成する発泡弾性体(多孔性の弾性部材)の構造としては、連続気泡構造が例示できる。また、本実施例では、清掃ローラ9は、電気的に浮いている(フロート)。
In this embodiment, the cleaning
清掃ローラ9の支持部91は、円柱状の棒状部材であることが好ましい。支持部91の材料は、特に制限されず、例えば金属又は合成樹脂などの材料が使用できる。なお、支持部91が合成樹脂で構成される場合は、導電性物質を含有させて、導電性を付与することが好ましい。支持部91としては、例えば、金属製の円柱状シャフトや樹脂製の円柱状シャフトが例示できる。
The
清掃ローラ9の発泡弾性体層(当接部)92は、支持部91の外周面上に略均一な厚さで形成され、その外形は円筒状である。清掃ローラ9の発泡弾性体層92は、発泡樹脂材料に、該発泡樹脂材料よりも帯電ローラ2の表面を構成する材料との摩擦帯電性が小さい帯電制御剤(導電剤)が添加されて構成されていることが好ましい。これにより、詳しくは後述するように、清掃ローラ9の電気抵抗を適切に制御することができる。清掃ローラ9の発泡弾性層92の厚さは適宜選択することができるが、1〜50mmであることが好ましく、1〜15mmであることがより好ましい。また、清掃ローラ9の全体の半径は2〜100mmであることが好ましく、2〜40mmであることがより好ましい。
The foamed elastic layer (contact portion) 92 of the cleaning
発泡樹脂としては、溶融又は流動中の合成樹脂にガスを分散・膨張させ、樹脂を固化させて、気泡を有する樹脂として成形したものが代表的である(三田達監訳、高分子大辞典、丸善、平成6年刊、「発泡体」参照)。合成樹脂として好適なものとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ビスコース、アイオノマー等の熱可塑性樹脂、又はポリウレタン、エポキシ樹脂、フェノール/ユリア樹脂、メラミン樹脂、尿素/ホルムアルデヒド樹脂、ピラニル樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂が例示できる。発泡剤としては、物理的な変化によってガスを発生させる物理的発泡剤も使用できるが、加熱によりガスを発生する化学的発泡剤が好ましい。原料となる樹脂としては、その硬度や耐久性の点で熱硬化性樹脂も使用できる。このような熱硬化性樹脂としては、ウレタン樹脂やメラミン樹脂が例示でき、ウレタン樹脂が好ましい。 Typical foamed resins are those in which a gas is dispersed and expanded in a molten or flowing synthetic resin, the resin is solidified, and molded as a resin having bubbles (translated by Tatsuta Mita, Polymer Dictionary, Maruzen). 1994, "Foam"). Examples of suitable synthetic resins include thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl alcohol, viscose, ionomer, or polyurethane, epoxy resin, phenol / urea resin, melamine resin, urea / formaldehyde resin. And thermosetting resins such as pyranyl resin, silicone resin, and acrylic resin. As the foaming agent, a physical foaming agent that generates gas by physical change can be used, but a chemical foaming agent that generates gas by heating is preferable. As the resin used as a raw material, a thermosetting resin can also be used in terms of its hardness and durability. Examples of such thermosetting resins include urethane resins and melamine resins, and urethane resins are preferred.
導電剤としては、電子導電剤としてのカーボンブラックや金属粒子、イオン導電剤としてのイオン導電性付与可能なモノマーが例示できる。これらを発泡樹脂中に練り込むことにより、清掃ローラ9の電荷を中和して除電することができる。本実施例においては、帯電ローラ2の表面に対する、カーボンブラックや金属粒子の導電剤による摺擦傷などを軽減するために、イオン導電剤を使用することが好ましい。
Examples of the conductive agent include carbon black and metal particles as an electronic conductive agent, and a monomer capable of imparting ionic conductivity as an ionic conductive agent. By kneading these in the foamed resin, the charge of the cleaning
ここで、清掃ローラ9は、清掃ローラ9の電気抵抗をΩ1とし、帯電ローラ2の電気抵抗をΩ2としたとき、Ω1≧Ω2の関係を満たすように構成する。つまり、清掃ローラ9は、帯電ローラ2の電気抵抗以上の電気抵抗を有するように構成する。清掃ローラ9の電気抵抗が帯電ローラ2の電気抵抗より低いと、帯電ローラ2と清掃ローラ9との間で放電が発生しなくても、帯電ローラ2に印加される帯電電圧に影響を与えてしまうことがある。一方、清掃ローラ9の電気抵抗の上限は、次のように設定する。すなわち、帯電ローラ2に電圧が印加されて感光ドラム1を帯電させているときの清掃ローラ9の表面電位をV1とし、そのときの帯電ローラ2の表面電位をV2とする。また、清掃ローラ9と帯電ローラ2との間に直流電圧を印加した場合に放電が開始される電圧である放電開始電圧をVthとする。このとき、帯電ローラ2に電圧が印加されて感光ドラム1を帯電させているときに|V1−V2|≦|Vth|の関係を満たすように設定する。つまり、帯電動作時には、帯電ローラ2の表面電位と清掃ローラ9の表面電位との間の電位差が、放電開始電圧以下に維持されるようにする。この放電開始電圧とは、帯電ローラ2に直流電圧のみを印加して、その印加する直流電圧の絶対値を大きくしていった際に、帯電ローラ2と清掃ローラ9との間で放電が生じ始めることで帯電ローラ2に流れる直流電流が急激に増加する点の直流電圧値である。
Here, the cleaning
本実施例では、上述のように、清掃ローラ9の発泡弾性体層92は、発泡樹脂材料に、該発泡樹脂材料よりも帯電ローラ2の表面を構成する材料との摩擦帯電性が小さい帯電制御剤(導電剤)が添加されて構成されている。そして、清掃ローラの電気抵抗は、帯電ローラに電圧が印加されて感光ドラムを帯電させているときの帯電ローラの表面電位と清掃ローラの表面電位との間の電位差が、発泡樹脂材料に帯電制御剤が添加されない場合に比べ小さくなるように制御されている。ここで、清掃ローラ9の電気抵抗は、電圧が印加されて感光ドラム1を帯電させているときの帯電ローラ2の表面電位に対して、そのときの清掃ローラ9の表面電位が同じであるか又は同極性側に高くなる方向に制御されることが好ましい。これにより、帯電ローラ2の表面電位により感光ドラム1の表面から帯電ローラ2に付着した帯電電圧とは逆極性の付着物などを、より効率良く清掃ローラ9に捕集することができる。ただし、上述のように、帯電ローラ2の表面電位と清掃ローラ9の表面電位との間の電位差は、放電開始電圧以下になるようにする。
In the present embodiment, as described above, the foamed
更に説明すると、図4に示すように、清掃ローラ9の電気抵抗値は帯電ローラ2の電気抵抗値以上の値、より好ましくは帯電ローラ2の電気抵抗値よりも高い値とされる。一方、清掃ローラ9の電気抵抗値は、1011Ω以下であることが好ましい。
More specifically, as shown in FIG. 4, the electrical resistance value of the cleaning
図5に、図4に示す各環境のうち最も電気抵抗が高くなる低温低湿環境(LL環境)における清掃ローラ9の電気抵抗(図5では「log・Ω」で表記)に対する、清掃ローラ9の表面電位の関係を示す。図5からわかるように、清掃ローラ9の電気抵抗が1011Ωを超えると、帯電ローラ2に印加している帯電電圧の電位よりも清掃ローラ9の表面電位が、帯電電圧の極性と同極性側(本実施例ではマイナス側)に急激に大きくなりやすくなる。そのため、帯電ローラ2の表面電位と清掃ローラ9の表面電位との間の電位差が、放電開始電圧以上になってしまう可能性がある。このように、本実施例では、清掃ローラ9の電気抵抗の上限値は、1011Ωであることが好ましい。清掃ローラ9の電気抵抗は、帯電ローラ2の電気抵抗以上であれば、上記上限値以下の任意の値とすることができるが、通常、常温常湿環境(NN環境)(25℃/50%RH)において、109Ω以下が好ましく、108Ω以下がより好ましい。このような電気抵抗を有する清掃ローラ9は、導電性を有するものということができる。本実施例では、清掃ローラ9の寿命の全期間を通して、また環境によらず清掃ローラ9の電気抵抗は108Ω以下である。
FIG. 5 shows the cleaning
ここで、清掃ローラ2の電気抵抗の測定方法について説明する。本実施例では、清掃ローラ9の電気抵抗は、図7に示すような測定系を用いて測定した。すなわち、清掃ローラ9を導電性基体としてのステンレス製の平板301に当接させる。この状態で、測定器302により清掃ローラ9の支持部91に直流電圧100Vを印加して電気抵抗を計測する。測定器302としては、ADVANTEST社製のULTRA HIGH RESISTANCE METERを用いた。また、清掃ローラ9の支持部91の両端にかける荷重は、それぞれ100gとした。
Here, a method for measuring the electrical resistance of the cleaning
以上、本実施例によれば、清掃ローラ2としてイオン導電系のスポンジローラを用い、その電気抵抗を、帯電ローラ2の電気抵抗以上で、かつ、帯電動作時に帯電ローラ2と清掃ローラ9との電位差が放電開始電圧以下を維持するように設定する。好ましくは、この清掃ローラ2の電気抵抗の設定は、環境によらず、また帯電ローラ2や清掃ローラ9の寿命の全期間を通して維持するようにする。これにより、帯電ローラ2と清掃ローラ9の摩擦帯電による清掃ローラ9の表面電位の上昇を抑制し、白ポチ画像などの画像不具合の発生を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, an ion conductive sponge roller is used as the cleaning
その他
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
Others While the present invention has been described with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments.
例えば、上述の実施例では、帯電部材に印加する帯電電圧は直流電圧としたが、これに限定されるものではない。帯電部材に印加する帯電電圧は、交流電圧(交流成分)に直流電圧(直流成分)を重畳した振動電圧であってもよい。この場合、帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppは、帯電部材に直流電圧を印加した場合の放電開始電圧の2倍以上とされる。これにより、AC放電が発生して、被帯電体の表面電位は、帯電部材に印加する直流電圧に対応する(略同一の)帯電電位に収束する。 For example, in the above-described embodiment, the charging voltage applied to the charging member is a DC voltage, but is not limited thereto. The charging voltage applied to the charging member may be an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage (DC component) on an AC voltage (AC component). In this case, the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the charging member is at least twice the discharge start voltage when a DC voltage is applied to the charging member. As a result, AC discharge occurs, and the surface potential of the member to be charged converges to a (substantially identical) charging potential corresponding to the DC voltage applied to the charging member.
また、上述の実施例では、帯電部材が回転体である帯電ローラである場合について説明したが、帯電部材としての回転体はローラ状のものに限らず、ベルト状のものなどであってもよい。例えば、ベルト状の帯電部材は、複数の支持ローラに掛け渡された無端状のベルトで構成することができ、例えば支持ローラの一つがベルトを介して感光体に当接し、支持ローラの他の一つがベルトを介して清掃部材に当接するようにすることができる。 In the above-described embodiments, the case where the charging member is a charging roller that is a rotating body has been described. However, the rotating body as the charging member is not limited to a roller shape, and may be a belt shape or the like. . For example, the belt-shaped charging member can be composed of an endless belt that is stretched around a plurality of support rollers. For example, one of the support rollers contacts the photoconductor via the belt, and the other of the support rollers. One can abut against the cleaning member via the belt.
また、上述の実施例では、清掃部材が帯電部材の回転に伴って従動回転する回転体である場合について説明した。清掃部材がこのような従動回転する回転体であることで、帯電部材の表面の傷などの発生を抑制しつつ、帯電ローラを良好にクリーニングすることができて好ましい。しかし、所望により、清掃部材は、帯電部材の表面に対して固定的に配置されるものであってもよい。例えば、帯電部材の表面の移動に伴って帯電部材の表面を摺擦するパッド状、シート状、ブレード状のものが挙げられる。また、清掃部材は、帯電部材との間に周速差を有して回転するなど、回転駆動される回転体であってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the cleaning member is a rotating body that rotates following the rotation of the charging member has been described. It is preferable for the cleaning member to be such a rotating body that rotates in a driven manner because the charging roller can be cleaned well while suppressing the occurrence of scratches on the surface of the charging member. However, if desired, the cleaning member may be fixedly disposed on the surface of the charging member. For example, a pad shape, a sheet shape, or a blade shape that rubs the surface of the charging member as the surface of the charging member moves is used. Further, the cleaning member may be a rotating body that is rotationally driven, such as rotating with a circumferential speed difference from the charging member.
1 感光ドラム
2 帯電ローラ
9 清掃ローラ
91 支持部
92 発泡弾性体層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記感光体に接触し電圧が印加されて前記感光体の表面を帯電させる回転可能な帯電部材と、
前記帯電部材の表面に付着した付着物を除去する、前記帯電部材の表面に接触する発泡弾性体層を有する清掃部材と、
を有し、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
前記清掃部材は、前記帯電部材の電気抵抗以上の電気抵抗を有し、かつ、前記帯電部材に電圧が印加されて前記感光体を帯電させているときの前記清掃部材の表面電位をV1とし、そのときの前記帯電部材の表面電位をV2とし、前記清掃部材と前記帯電部材との間に直流電圧を印加した場合に放電が開始される電圧である放電開始電圧をVthとしたとき、前記帯電部材に電圧が印加されて前記感光体を帯電させているときに|V1−V2|≦|Vth|の関係を満たすことを特徴とするプロセスカートリッジ。 A photoreceptor,
A rotatable charging member that contacts the photoconductor and is charged with a voltage to charge the surface of the photoconductor;
A cleaning member having a foamed elastic body layer in contact with the surface of the charging member for removing deposits attached to the surface of the charging member;
A process cartridge that can be attached to and detached from the main body of the image forming apparatus.
The cleaning member has an electric resistance equal to or higher than that of the charging member, and a surface potential of the cleaning member when a voltage is applied to the charging member to charge the photoconductor is V1, When the surface potential of the charging member at that time is V2, and the discharge start voltage, which is the voltage at which discharge starts when a DC voltage is applied between the cleaning member and the charging member, is Vth, A process cartridge satisfying a relationship of | V1-V2 | ≦ | Vth | when a voltage is applied to a member to charge the photosensitive member.
前記像担持体に接触し直流電圧が印加されて前記像担持体を帯電させる回転可能な帯電部材と、
前記帯電部材の表面に付着した付着物を除去する、前記帯電部材の表面に接触する発泡弾性体層を有する清掃部材と、
を有する画像形成装置において、
前記清掃部材は、前記帯電部材の電気抵抗以上の電気抵抗を有し、かつ、前記帯電部材に直流電圧が印加されて前記像担持体を帯電させているときの前記清掃部材の表面電位をV1とし、そのときの前記帯電部材の表面電位をV2とし、前記清掃部材と前記帯電部材との間に直流電圧を印加した場合に放電が開始される電圧である放電開始電圧をVthとしたとき、前記帯電部材に直流電圧が印加されて前記像担持体を帯電させているときに|V1−V2|≦|Vth|の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
A rotatable charging member that contacts the image carrier and is charged with the direct current voltage to charge the image carrier;
A cleaning member having a foamed elastic body layer in contact with the surface of the charging member for removing deposits attached to the surface of the charging member;
In an image forming apparatus having
The cleaning member has an electric resistance equal to or higher than the electric resistance of the charging member, and the surface potential of the cleaning member when a DC voltage is applied to the charging member to charge the image carrier is V1. When the surface potential of the charging member at that time is V2, and the discharge start voltage, which is the voltage at which discharge starts when a DC voltage is applied between the cleaning member and the charging member, is Vth, An image forming apparatus satisfying a relationship of | V1-V2 | ≦ | Vth | when a DC voltage is applied to the charging member to charge the image carrier.
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