JP2020115198A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺な感光体に対して均一に帯電させることができ、かつ、各種形状の異なる帯電ローラを適用することができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】感光体１１と、感光体１１の回転軸を中心とした回転動作によって移動される感光体表面１１ａに接触することによって感光体表面１１ａを帯電させる帯電ローラ４０を有する帯電部２０と、を備えた画像形成装置１において、帯電部２０は、帯電ローラ４０が、隣接する互いの帯電領域の端部が感光体表面１１ａの移動方向で重複するように感光体表面１１ａの移動方向に交差する方向に沿って複数設けられ、複数の帯電ローラ４０のうち、１つ以上の帯電ローラ４０が回転軸方向を感光体表面１１ａの移動方向に直交する方向に対して傾斜角度Ａをつけて設けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、感光体表面に接触することによって感光体表面を帯電させる帯電ローラを有する画像形成装置に関する。

画像形成装置は、感光体表面に静電潜像を形成するためには、感光体表面を予め帯電する必要がある。
このような画像形成装置は、従来から、装置に組み込まれたコロナ放電器によって感光体表面を帯電させるコロナ帯電方式がある。
このようなコロナ帯電方式の画像形成装置は、コロナ放電器への電源供給のため高電圧電源が必要であること、あるいは、放電によって有害なオゾンを発生する等多くの問題点があった。

そこで、コロナ帯電方式の問題点を解消するため、帯電ローラを感光体に均一な接触圧で接触させることによって、感光体を帯電させる接触帯電方式の画像形成装置が用いられるようになった。

このような接触帯電方式で大判の画像形成装置には、長尺の帯電ローラが必要になる。
しかしながら、長尺な帯電ローラは、たわみ、加工の難しさ等の問題から、感光体の幅方向の全長にわたって均一な接触圧で接触させることが困難である。
このようなことから、長尺な帯電ローラを用いた接触帯電方式の画像形成装置は、感光体に均一な接触圧で接触させて、均一に帯電することが難しいため、結果的に、実用に供し得るものではなかった。

そこで、例えば、特許文献１には、感光体の回転方向と直交する軸方向に感光体に対向する複数個の帯電ローラを設ける帯電装置が記載されている。
この特許文献１に記載の帯電装置は、感光体の回転方向と直交する方向に複数個の帯電ローラを備えているので、感光体の幅に対して大幅に短い複数の帯電ローラによって感光体の幅方向の全域をカバーすることができる。
このため、特許文献１に記載の帯電装置は、帯電ローラのたわみ、および、加工性の問題を解消することができる。

しかしながら、特許文献１に記載の帯電装置は、隣接する帯電ローラの重複部分の感光体の帯電位が、重複しない部分の帯電位よりも高くなり、結果的に、重複する部分の中間調画像濃度が薄く表現されてしまうという問題があった。

そこで、特許文献２には、隣接する接触帯電部材（帯電ローラ）の帯電領域の重複する部分となる端部の外径を、軸方向中央部分の外径に比較して小さく設定することによって、隣接する接触帯電部材（帯電ローラ）が重複する部分においても良好な画像品質を得ることができる画像形成装置が記載されている。

特開平８−３０５１２８号公報 特開２００７−１７８４６０号公報

しかしながら、特許文献２に記載の画像形成装置は、帯電ローラが、隣接する接触帯電部材（帯電ローラ）の帯電領域の重複する部分となる端部の外径を、軸方向中央部分の外径に比較して小さく設定する形状、いわゆるクラウン形状に限定されてしまうという問題や、個体差に対応できないという問題があった。
帯電ローラには、接触帯電方式の問題を解消するために、様々な形状のものが提案されていることを考えると、帯電ローラがクラウン形状に限定されることは、大きな問題である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長尺な感光体に対して均一に帯電させることができ、かつ、各種形状の異なる帯電ローラを個体差も込みで適用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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る画像形成装置は、感光体と、該感光体の回転軸を中心とした回転動作によって移動される感光体表面に接触することによって該感光体表面を帯電させる帯電ローラを有する帯電部と、を備えた画像形成装置において、前記帯電部は、前記帯電ローラが、隣接する互いの帯電領域の端部が前記感光体表面の移動方向で重複するように前記感光体表面の移動方向に交差する方向に沿って複数設けられ、複数の前記帯電ローラのうち、１つ以上の前記帯電ローラが回転軸方向を前記感光体表面の移動方向に直交する方向に対して傾斜角度をつけて設けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る画像形成装置は、上記の発明において、前記傾斜角度が、０．２度以上、２度以下であることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る画像形成装置は、上記の発明において、前記複数の帯電ローラが、前記傾斜角度を所定の範囲で調整可能に設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る画像形成装置は、上記の発明において、前記複数の帯電ローラから前記感光体への放電開始電圧を適時検出し、検出された前記放電開始電圧に、予め決められた電圧を加えた直流電圧を前記複数の帯電ローラに印加する制御を行う印加電圧自動制御部を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る画像形成装置は、上記の発明において、前記複数の帯電ローラから前記感光体への放電開始電圧を適時検出し、検出された前記放電開始電圧の２倍以上の、予め決められた倍数のピーク間電圧を有する交流電圧を直流電圧に重畳した電圧を、前記複数の帯電ローラに印加する制御を行う印加電圧自動制御部を有することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、前記帯電部に複数設けられた前記帯電ローラが、隣接する互いの帯電領域の端部が前記感光体表面の移動方向で重複するように前記感光体表面の移動方向に交差する方向に沿って設けられ、複数の前記帯電ローラのうち、１つ以上の前記帯電ローラが回転軸方向を前記感光体表面の移動方向に直交する方向に対して傾斜角度をつけて設けられている。
このため、本発明に係る画像形成装置は、各種形状の異なる帯電ローラに応じた前記傾斜角度が、個体差も込みで設定されることによって、前記帯電ローラの前記帯電領域の重複部分についても前記感光体を均一に帯電させることができる。
したがって、本発明に係る画像形成装置は、長尺な感光体に対して均一に帯電させることができ、かつ、各種形状の異なる帯電ローラを適用することができる。

図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の制御部を含めた全体構造を概略的に示した図である。 図２は、図１に示した画像形成装置の感光体周辺を拡大した図である。 図３は、感光体と３つの帯電ローラとの位置関係を説明するための図であり、クリーニングローラについても示した図である。 図４は、（ａ）が、３つの帯電ローラの各軸受け部が固定フレームに取り付けられた組立体の斜視図であり、（ｂ）が、（ａ）に示した組立体に対して感光体を配置した図である。 図５は、帯電ローラおよびクリーニングローラを示した図である。 図６は、（ａ）が、図４に示した組立体を固定フレームの軸受け固定面に対して裏面側から視た図であり、（ｂ）および（ｃ）が、軸受け部をネジ止め固定する部分周辺を拡大した図である。 図７は、固定フレームに取り付けられた軸受け部周辺を軸方向から視た図であり、一部を断面で示した図である。 図８は、固定フレームに取り付けられた軸受け部周辺を軸方向に直交する方向から視た図であり、一部を断面で示した図である。 図９は、帯電ローラのクロス量および傾斜角度を説明するための図である。 図１０は、図１０（ａ）が、本特許出願人らの実験結果で、帯電ローラに直流電圧を印加したときの感光体帯電特性を説明するための図であり、図１０（ｂ）が、放電開始電圧の検出方法を説明するための図である。 図１１は、クラウン形状および逆クラウン形状の帯電ローラについて説明するための図である。 図１２は、変形例の画像形成装置の制御部を含めた全体構造を概略的に示した図である。 図１３は、本特許出願人らの実験結果で、帯電ローラに直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加したときの感光体帯電特性を説明するための図である。 図１４は、１６００ＶＰＰ／１ＫＨｚの交流電圧を重畳した直流電圧を帯電ローラに印加した場合の帯電特性を示す図である。 図１５は、感光体と３つの帯電ローラとの位置関係の変形例を説明するための図であり、クリーニングローラについても示した図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る画像形成装置の好適な実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置１の制御部５０を含めた全体構造を概略的に示した図である。図２は、図１に示した画像形成装置１の感光体１１周辺を拡大した図である。図３は、感光体１１と３つの帯電ローラ４０との位置関係を説明するための図であり、クリーニングローラ６０についても示した図である。図４は、（ａ）が、３つの帯電ローラ４０の各軸受け部２１が固定フレーム３０に取り付けられた組立体の斜視図であり、（ｂ）が、（ａ）に示した組立体に対して感光体１１を配置した図である。図５は、帯電ローラ４０およびクリーニングローラ６０を示した図である。図６は、（ａ）が、図４に示した組立体を固定フレーム３０の軸受け固定面３２ａに対して裏面側から視た図であり、（ｂ）および（ｃ）が、軸受け部２１をネジ止め固定する部分周辺を拡大した図である。図７は、固定フレーム３０に取り付けられた軸受け部２１周辺を軸方向から視た図であり、一部を断面で示した図である。図８は、固定フレーム３０に取り付けられた軸受け部２１周辺を軸方向に直交する方向から視た図であり、一部を断面で示した図である。図９は、帯電ローラ４０のクロス量Ｔおよび傾斜角度Ａを説明するための図である。図１０は、図１０（ａ）が、本特許出願人らの実験結果で、帯電ローラ４０に直流電圧を印加したときの感光体帯電特性を説明するための図であり、図１０（ｂ）が、放電開始電圧の検出方法を説明するための図である。図１１は、クラウン形状および逆クラウン形状の帯電ローラ４０について説明するための図である。
本発明の実施例に係る画像形成装置１は、トナーの色に対応して複数の感光体が配置されたタンデム式であり、感光体１１と、回転軸を中心とした回転動作によって移動される感光体表面１１ａに均一な接触圧で接触することによって感光体表面１１ａを均一に帯電させる帯電ローラ４０を備える接触帯電方式の帯電部２０と、を有するものである。

以下、画像形成装置１の全体構成について説明する。
この画像形成装置１は、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、および、ブラックＫの４原色のトナーの色に対応した四つの色別対応ユニット１０と、トナー画像を転写材Ｐに転写する転写部１５と、用紙等の転写材Ｐを搬送する搬送部１６と、転写材Ｐに転写したトナー画像を定着させる定着部１７と、画像形成装置１の各部の動作を制御する制御部５０と、を有する。

まず、色別対応ユニット１０について説明する。
なお、４つの色別対応ユニット１０は、トナーの色が異なる以外はいずれも略同じ構成であるため、個々の説明については省略する。

色別対応ユニット１０は、感光体１１と、感光体１１の表面を均一に帯電する帯電部２０と、感光体１１に静電潜像を形成する露光部１２と、感光体１１の静電潜像にトナーを現像して可視像化する現像部１３と、不要な残留トナーを清掃する感光体クリーナ１４と、を有する。

感光体１１は、ドラム状をなし、この実施例では、外径８０ｍｍに設定されている。
また、感光体１１は、制御部５０によって１次帯電位が約５５０Ｖに制御される。

露光部１２は、公知のＬＥＤアレイと結像手段とを組み合わせたものである。なお、露光部１２は、レーザー光源、ポリゴンミラー等を用いたレーザースキャン方式の露光装置を用いても構わない。

現像部１３は、所定の色のトナーが収容されたトナー収容部１３ａと、感光体１１との間を所定の距離にしてフレームに支持され、かつ、実稼動時には感光体１１に当接する現像ローラ１３ｂと、を有する。
露光部１２によって感光体１１の表面に形成された静電潜像は、この現像部１３によってトナーが現像されて可視像化される。

感光体クリーナ１４は、ゴムブレード等によって構成され、感光体１１に残留する不要なトナー、あるいは、異物を除去するものである。

帯電部２０は、本発明の特徴部分であり、感光体１１の回転軸を中心とした回転動作によって移動される感光体表面１１ａに接触することによって感光体表面１１ａを帯電させる３つの帯電ローラ４０、および、各帯電ローラ４０に付着するトナー、あるいは、異物を除去するように、各帯電ローラ４０に対応して設けられた３つのクリーニングローラ６０を有する。

帯電ローラ４０は、図３に示すように、隣接する互いの帯電領域（弾性接触部４２）の端部が感光体表面１１ａの移動方向で重複するように感光体表面１１ａの移動方向に交差する方向に沿って複数設けられている。
なお、この実施例では、帯電部２０は、３つの帯電ローラ４０のうち、２つの帯電ローラ４０が回転軸方向を感光体表面１１ａの移動方向に直交する方向に対して傾斜角度Ａをつけて設けられている。
より具体的には、中央の１つの帯電ローラ４０が回転軸方向を感光体表面１１ａの移動方向に直交する方向に向けて設けられ、両側の２つの帯電ローラ４０が回転軸方向を感光体表面１１ａの移動方向に直交する方向に対して傾斜角度Ａをつけて設けられている。

各帯電ローラ４０は、後述する弾性接触部４２の外径寸法が軸方向で一定のストレート形状を適用している。
なお、帯電ローラ４０は、弾性接触部４２の中央部分が凸状となる、いわゆるクラウン形状、あるいは、弾性接触部４２の中央部分が凹状となる逆クラウン形状であっても構わないが、弾性接触部４２の外径偏差が０．２ｍｍ以下であるものが好ましい。

帯電ローラ４０は、金属軸部４１に、感光体１１に弾性的に接触される部分であり、かつ、帯電領域でもある弾性接触部４２として、導電性弾性体層、導電性弾性体層からのオイル滲み出し防止層、抵抗調整層、表面保護層を順に被せた機能分離型ローラを適用している（例えば、特開平２−３１１８６８号公報参照）。
なお、帯電ローラ４０が、金属軸部４１に半導電性ゴムを被せただけの単層、或いは、半導電性ゴム層に表面保護層を追加しただけの二層ローラでは、帯電ローラ４０の電気抵抗成分に担持される電圧降下分が無視できず、感光体１１の１回転目とそれ以降の帯電位に段差が生じ易く、また、隣接する帯電ローラの重複部分の感光体の帯電位にも段差が生じ易いので、機能分離型ローラを適用するのが好ましい。
帯電ローラ４０の電気抵抗成分に担持される電圧降下分をできるだけ小さくするには、単に電気抵抗を小さくすれば良い訳でない。感光体１１の耐電圧不足によるピンホールの発生を避けるには、帯電ローラ４０の電気抵抗成分を実質的に支配する抵抗調整層の体積抵抗率を１×１０の７乗［Ω・ｃｍ］程度とし、厚みが耐電圧不良を起こさない範囲でできるだけ薄い層にするのが好ましい。

ここで、帯電ローラ４０のより具体的な構成例について説明する。
この実施例では、弾性接触部４２の外径が１２ｍｍ、長さが３２２ｍｍとしている。
金属軸部・・・直径８ｍｍ、
導電性弾性体層・・・厚さ略２ｍｍ、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ＳＢＲ、ＮＲ等に、カーボンブラック等の電子導電剤を配合して、体積抵抗率が１×１０の３乗［Ω・ｃｍ］以下で、低硬度３０度（Ｈｓ：ＪＩＳ Ａ）としている。
導電性弾性体層からのオイル滲み出し防止層・・・厚さ１０μｍ
抵抗調整層・・・耐電圧性（耐リーク性）を高めるイオン伝導層とし、絶縁破壊電圧を満足させる最低限の厚みとして５０μｍ以上としている。
なお、抵抗調整層に含まれるカーボンブラック等の電子導電剤はゴムに対して１０容量％以下としている。
具体例として、厚さ１６０μｍ、エーテル結合を有する高分子化合物である、エピクロルヒドリン‐エチレンオキサイド共重合ゴム（ＣＨＣ）や水素化ニトリルゴム等に、イオン導電剤としての過塩素酸塩（第４級アンモニウム塩）、帯電防止剤等を配合して、体積抵抗率を１×１０の７乗［Ω・ｃｍ］としている。
表面保護層・・・厚さ１０μｍ、フッ素系樹脂（フッ化ビニリデン‐四フッ化エチレン共重合樹脂）に電子導電粒子（マグネタイトまたはチタンブラック）を配合して、体積抵抗率を１０の７乗〜１０の１０乗、ショアー硬さ（Ｄ形）６５度以下としている。
なお、表面保護層は、粗面形成用粒子に起因する凸部を分布形成し、粗面形成用粒子の外径が１３μｍ、凸部以外の厚みが１０μｍとしている（特開２００７−１７８５５９号公報、特開２００７−２６４４９１号公報参照）。
このような表面保護層を適用することによって、感光体１１と帯電ローラ４０との接触面積を減少させて、その空隙において一定の放電領域を確保することによって、帯電性能を向上させることができる。したがって、低コスト化に有利な直流電圧方式も視野に入れることができ、交流電圧方式では、発生しがちな振動音を軽減することもできる。

帯電ローラ４０は、感光体１１に接触しているので、長期間使用すると、感光体表面１１ａに付着したトナーや異物が付着することによって、帯電性能の低下、帯電ムラ等の問題が発生する。
このような問題を解消するために、この実施例では、クリーニングローラ６０は、例えば、特開平８−１３７２０８号公報に開示されたクリーニングローラ６０を適用する。
このクリーニングローラ６０により、上記帯電性能の低下、帯電ムラ等の問題を解消できる。

このクリーニングローラ６０は、図５に示すように、金属軸部６１と、金属軸部６１に対して螺旋状に巻き付けられたクリーニング材６２と、を有し、帯電ローラ４０に接触しつつ従動して回転されるようになっている。

クリーニング材６２は、発泡ポリウレタン等からなる帯状部材であり、金属軸部６１に螺旋状に巻き付けられることによって、クリーニング材６２がある凸部と、その間の軸部が露出される凹部とで目詰まりを防止することができるようになっている。
なお、クリーニング材６２は、特開２０１２−１０３６４１号公報に開示されているように、金属軸部６１に沿う部分の幅が５ｍｍ〜２４ｍｍ、厚みが１．９ｍｍ〜３．６ｍｍにするとよい。

また、帯電部２０は、３つの帯電ローラ４０の金属軸部４１の軸受け部２１と、３つの帯電ローラ４０の各軸受け部２１が固定される固定フレーム３０と、を有する。

軸受け部２１は、各帯電ローラ４０のそれぞれの両端部を軸支するように一対ずつ設けられ、図７および図８に示すように、固定フレーム３０に固定される部分となる被固定部２２と、被固定部２２に対して帯電ローラ４０が感光体１１方向に加圧可能に取り付けられた可動軸受け部２３と、を有する。

被固定部２２は、絶縁性の材料からなり、可動軸受け部２３を付勢することによって帯電ローラ４０の弾性接触部４２を感光体１に加圧するためのバネＳが収容されたバネ収容部２２ａと、可動軸受け部２３を付勢方向にガイドするガイド壁部２２ｂと、を有する。

可動軸受け部２３は、帯電ローラ４０に電圧を印加するための電極板Ｅが保持される電極保持部２４と、帯電ローラ４０の金属軸部４１が回動可能に支持される軸端回動支持部２６と、を有する。

電極保持部２４は、絶縁性の材料からなり、電極板Ｅを保持するとともに金属軸部４１の端面を軸方向に付勢する軸方向付勢部材２５ａを保持する軸方向付勢部材保持部２５が、金属軸部４１の軸方向に沿って軸端回動支持部２６に連接するように形成されている。

軸方向付勢部材保持部２５は、電極板Ｅに接続された導電性の軸方向付勢部材２５ａを、帯電ローラ４０の金属軸部４１の端面を軸方向に金属バネＳで付勢することができるように保持している。

軸端回動支持部２６は、導電性の樹脂材からなり、特に、金属軸部４１の回転方向、および、軸方向での滑り性を考慮して、摺動性の良い材料を適用している。
この軸端回動支持部２６は、金属軸部４１の軸方向に沿って電極保持部２４から連接されるように形成された金属軸部保持凹部２７が形成されている。
金属軸部保持凹部２７は、内径が金属軸部４１の外径より僅かに大きく設定されている。
また、金属軸部保持凹部２７は、軸方向の深さが、金属軸部４１が軸方向付勢部材２５ａによる付勢力を受けつつ軸方向に滑ることができるように設定されている。

このような軸受け部２１によって金属軸部４１の両端を軸支された帯電ローラ４０には、感光体１１に接触する方向のみならず、金属軸部４１の軸方向にも適度な付勢力が作用されるようになっている。
このため、帯電ローラは、回転軸方向を感光体表面１１ａの移動方向に直交する方向に対して傾斜角度Ａをつけて設けられていても、感光体１１に圧接しながら安定して回転することができるようになっている。

なお、電極板Ｅは、一対の軸受け部２１の両方に設けても良いし、一方の軸受け部２１のみに設けるようにしても構わない。

また、この実施例では、クリーニングローラ６０についても、軸受け部２１が帯電ローラ４０と同様に回転可能に軸支する。
すなわち、可動軸受け部２３は、電極保持部２４がクリーニングローラ６０に対応した位置にも、電極板Ｅを保持している。
また、軸端回動支持部２６は、帯電ローラ４０に対応した金属軸部保持凹部２７に並ぶように、クリーニングローラ６０に対応した金属軸部保持凹部２８が形成されている。
金属軸部保持凹部２８は、軸方向の深さが、クリーニングローラ６０の金属軸部６１が軸方向付勢部材２５ｂによる付勢力を受けつつ軸方向に滑ることができるように設定されている。

固定フレーム３０は、感光体１１の幅方向に沿って延在するように画像形成装置１の不図示の筐体あるいは不図示のフレームに固定されている。
この固定フレーム３０は、図６に示すように、画像形成装置１の筐体、あるいは、フレームに固定される固定部３１と、感光体１１の幅方向に沿って延在するように配置され、３つの帯電ローラ４０の各軸受け部２１が固定される軸受け固定面３２ａが形成された複数帯電ローラ配置部３２と、を有する。

複数帯電ローラ配置部３２は、軸受け固定面３２ａに３つの帯電ローラ４０に対応した各軸受け部２１の複数のネジ止め固定部３３、および、各軸受け部２１をネジ止め固定部３３によって固定する際に、帯電ローラ４０の回転軸方向を感光体表面１１ａの移動方向に直交する方向に対して傾斜角度Ａをつけて固定する際のガイド部分となる複数の角度調整ガイドスリット３４が形成されている。

ネジ止め固定部３３は、各軸受け部２１に対応して２カ所ずつ設けられている。より具体的には、ネジ止め固定部３３は、各軸受け部２１の被固定部２２に２カ所ずつ形成された不図示のネジ穴に対応して設けられたネジ挿通孔になっている。

角度調整ガイドスリット３４は、軸受け固定面３２ａに形成された長孔であり、各軸受け部２１に対応して１カ所ずつ設けられている。
より具体的には、角度調整ガイドスリット３４は、各軸受け部２１の被固定部２２に１カ所ずつ形成されたガイド突起２２ｃのスライドガイドになっている。

なお、この実施例では、３つの帯電ローラ４０は、上述した具体的な構成において、感光体１１とのクロス量Ｔが、帯電ローラ４０の中央部で０．１ｍｍになるように設定され、感光体１１に従動して回転されるようになっている。
ここで、クロス量Ｔとは、［クロス量Ｔ＝感光体の半径Ｒ１＋帯電ローラの半径Ｒ２−感光体１１と帯電ローラ４０の軸中心間距離Ｄ］によって算出される値である（図９参照）。

また、帯電ローラ４０が、隣接する互いの帯電領域としての弾性接触部４２の端部が感光体表面１１ａの移動方向で重複するように感光体表面１１ａの移動方向に交差する方向に沿って３つ設けられ、各帯電ローラ４０が感光体表面１１ａの移動方向に直交する方向に対して傾斜角度Ａを０．２度以上２度以下の範囲で調整可能に設定されている。
このような傾斜角度Ａの調整範囲では、各帯電ローラ４０は、上述した寸法に設定にした場合、帯電ローラ４０の弾性接触部４２の両端位置での軸中心位置の差Ｂ（図９参照）が１．１ｍｍ以上、１１．２ｍｍ以下の範囲で傾斜角度Ａが調整される。

なお、傾斜角度Ａを０．２度以上２度以下の範囲とした理由は、本特許出願人らが実施した実験の結果に基づいている。
すなわち、傾斜角度Ａが、０．２度未満である場合、隣接する２つの帯電ローラ４０の重複する部分の感光体１１の帯電位が、重複していない部分の感光体１１の帯電位よりも高くなることによって、帯電ローラ４０が重複する部分の感光体１１の中間調画像濃度が薄く表現されてしまう。
一方、傾斜角度Ａが、２度を超える場合、感光体１１への圧力分布の偏差が大きくなりすぎて、正しい帯電分布が得られず、画像ムラが発生してしまう。

このような構成の帯電部２０は、傾斜角度Ａを所定の範囲（この実施例では、０．２度以上２度以下の範囲）内で容易に調整することができるようになっている。
すなわち、帯電部２０は、一対の軸受け部２１の被固定部２２に１カ所ずつ形成されたガイド突起２２ｃを固定フレーム３０の対応する各角度調整ガイドスリット３４に嵌め込んだ後、各角度調整ガイドスリット３４内で各ガイド突起２２ｃを動かして、所定の範囲で傾斜角度Ａを調整した後に、被固定部２２を固定フレーム３０にネジ止め固定する。

ところで、本特許出願人らは、上述した特許文献２（特開２００７−１７８４６０号公報）に記載のクラウン形状の帯電ローラを用いた画像形成装置が、初期的には、隣接する帯電ローラの重複部分における濃度段差を軽減することができるが、耐久するにつれて濃度段差が発生してしまうことを実験により確認した。
これは、耐久で感光体の膜厚が薄くなったことや、感光体層内の空間電荷が多くなったこと等が影響したことによるものと、本特許出願人らは推察している。
また、本特許出願人らは、隣接する帯電ローラ４０の重複部分における濃度段差の程度は、感光体１１や帯電ローラ４０の個体差、接触圧差、寸法誤差、環境差等で、必ずしも同じにはならないことも、実験により確認した。

この実施例の画像形成装置１は、帯電部２０が、傾斜角度Ａを調整することができるようになっているので、感光体１１や帯電ローラ４０の個体差、接触圧差、寸法誤差、環境差、あるいは、耐久差に応じて傾斜角度Ａを調整することによって、帯電ローラ４０の重複部分Ｗにおける濃度段差を安定して軽減することができるようになっている。

次に、転写部１５について説明する。
転写部１５は、転写ベルト１５ａと、ベルト駆動ローラ１５ｂと、ベルトテンションローラ１５ｃと、一次転写ローラ１５ｄと、ベルトクリーナ１５ｅと、を有する。

転写ベルト１５ａは、無端状のベルトであり、ベルト駆動ローラ１５ｂ、ベルトテンションローラ１５ｃ、および、一次転写ローラ１５ｄに掛け回されることによって張架される。

ベルト駆動ローラ１５ｂは、不図示の駆動部によって駆動され、従動回転するベルトテンションローラ１５ｃ、および、一次転写ローラ１５ｄによって掛け回された状態の転写ベルト１５ａを回動させる。

ベルトテンションローラ１５ｃは、転写ベルト１５ａの張力を調整するものであり、転写ベルト１５ａの蛇行を防止する。

一次転写ローラ１５ｄは、各色別対応ユニット１０の感光体１１に対して転写ベルト１５ａを挟んで対向配置され、トナーの帯電極性とは異なる極性のバイアスが印加されることによって、感光体１１に現像されたトナー像を転写ベルト１５ａに静電的に転写する。

ベルトクリーナ１５ｅは、転写ベルト１５ａに残留する不要なトナー、あるいは、異物を除去する。

次に、搬送部１６について説明する。
搬送部１６は、供給部からの紙等の転写材Ｐをトナー像が転写された状態で定着器まで、搬送する。
この搬送部１６は、搬送方向に並べられた複数の搬送ローラ１６ａと、搬送ローラ１６ａを駆動する不図示のローラ駆動部と、を有し、搬送ローラ１６ａの一つとして二次転写ローラ１６ｂが設けられている。
二次転写ローラ１６ｂは、転写ベルト１５ａに対して紙等の転写材Ｐを挟んで対向配置され、トナーの帯電極性とは異なる極性のバイアスが印加されることによって、転写ベルト１５ａ上に転写されたトナー像を紙等の転写材Ｐに転写する。

定着部１７は、紙等の転写材Ｐに転写されたトナー像を熱によって定着させる。

制御部５０は、ＣＰＵ等によって実現され、画像形成装置１の各部に電気的に接続されている。
この制御部５０は、各帯電ローラ４０に印加する直流電圧を自動で制御する印加電圧自動制御部５０ａを有する。

ここで、各帯電ローラ４０に印加する直流電圧について詳細に説明する。
本特許出願人らは、実施例のように、弾性接触部４２が半導電性弾性体層および表面保護層を含む帯電ローラ４０を用いて、帯電ローラ４０に直流電圧を印加したときの感光体１１の帯電位を確認した。
感光体１１と帯電ローラ４０のニップ入口側では、帯電ローラ４０〜感光体１１間の空隙が徐々に狭くなり、帯電ローラ４０〜感光体１１間の電位差ΔＶが放電開始電圧よりも大きくなると放電が発生し、帯電ローラ４０〜感光体１１の電位差ΔＶが放電開始電圧と同値になるまで、感光体１１を帯電させ、放電開始電圧以上になると、傾き１の帯電特性を示すことを実験によって確認した（図１０（ａ）参照）。
一方、放電開始電圧は、環境（温度・気圧）や耐久で大きく変動するので、帯電位も大きく変動してしまうことも実験によって確認した。

そこで、各帯電ローラ４０に印加する直流電圧は、印加電圧自動制御部５０ａによって自動で印加されるようになっている。
より具体的には、印加電圧自動制御部５０ａは、各帯電ローラ４０から感光体１１への放電開始電圧を適時検出し、検出された放電開始電圧に予め決められた、例えば、５８０Ｖの電圧を上乗せした直流電圧を各帯電ローラ４０に印加する。

なお、放電開始電圧を検出するには、直流電圧を印加したときの直流電流を測定する。
例えば、図１０（ｂ）のグラフに示すように、−８００ＶＤＣと−１１００ＶＤＣの２通りの直流電圧を印加したときの、直流電流を測定する。
直流電流と直流電圧の関係は、図１０（ｂ）のグラフに示すように、一次関数（ｙ=１２．９３１ｘ−５３６．２１）で表されるので、放電開始電圧は、約５３６Ｖとなる。

このように印加電圧自動制御部５０ａによって、各帯電ローラ４０に、環境や耐久、すなわち、帯電ローラ４０の耐久による汚れ、さらには、感光体１１の耐久による膜厚の変化等にも対応した最適な直流電圧を、その都度検出して印加することによって、感光体表面１１ａを常に安定して帯電させることができる。
また、交流電圧を重畳していないので、帯電ローラ４０の重複部分Ｗにおける感光体表面１１ａのフィルミングも防止することができ、長時間にわたって高品位な画像を得ることができる。

なお、実施例では、ストレート形状の帯電ローラ４０を例示したが、帯電ローラ４０の形状は、これに限らず、傾斜角度Ａを調整することによってその他の形状を適用することができる。例えば、図１１に示すように、クラウン形状（図１１（ａ）参照）、あるいは、逆クラウン形状（図１１（ｂ）参照）も適用することができる。

以下に、実施例の画像形成装置１に、クラウン形状、ストレート形状、逆クラウン形状のそれぞれの帯電ローラ４０を適用し、それぞれの形状の帯電ローラ４０に対応した傾斜角度Ａで、Ａ０判用紙で５０Ｋｍの耐久試験を行った結果を表１に示す。
なお、表１中の画質の判定結果の「◎」は、フィルミング、濃度段差ともに良好であることを示す。
また、クラウン形状および逆クラウン形状の帯電ローラ４０は、弾性接触部４２の外径偏差が０．１ｍｍとする。
この耐久試験の結果から、画像形成装置１は、傾斜角度Ａを調整することによって、クラウン形状、ストレート形状、逆クラウン形状のそれぞれの帯電ローラ４０を適用できることがわかる。

本発明の実施例に係る画像形成装置１は、帯電部２０に３つ設けられた帯電ローラ４０が、隣接する互いの帯電領域として弾性接触部４２の端部が感光体表面１１ａの移動方向で重複するように感光体表面１１ａの移動方向に交差する方向に沿って設けられ、３つの帯電ローラ４０のうち、２つの帯電ローラ４０が回転軸方向を感光体表面１１ａの移動方向に直交する方向に対して傾斜角度Ａをつけて設けられている。
このため、本発明の実施例に係る画像形成装置１は、各種形状の異なる帯電ローラ４０に応じた傾斜角度Ａが個体差も込みで設定されることによって、帯電ローラ４０の帯電領域４２の重複部分Ｗについても感光体１１を均一に帯電させることができる。
したがって、本発明の実施例に係る画像形成装置１は、長尺な感光体１１に対して均一に帯電させることができ、かつ、各種形状の異なる帯電ローラ４０を適用することができる。

また、本発明の実施例に係る画像形成装置１は、傾斜角度Ａが０．２度以上、２度以下であるので、狭い調整角度の範囲であっても、各種形状の異なる帯電ローラ４０を適用することができる。

また、本発明の実施例に係る画像形成装置１は、３つの帯電ローラが傾斜角度Ａを所定の範囲で調整可能に設けられているので、初期から個々の帯電ローラに対する最適角度Ａに、機械差や個体差も込みで調整可能で、仮に、耐久で、初期の傾斜角度Ａでは発生しなかった帯電段差が、帯電ローラ４０の帯電領域４２の重複部分Ｗに発生した場合であっても、傾斜角度Ａを再調整することによって、容易に問題を改善することができる。結果的に、本発明の実施例に係る画像形成装置１は、長尺な感光体１１に対して、長期使用においても安定的に、均一に帯電させることができる。

また、本発明の実施例に係る画像形成装置１は、印加電圧自動制御部５０ａが、３つの帯電ローラ４０から感光体１１への放電開始電圧を適時検出し、検出された放電開始電圧に、予め決められた電圧を加えた直流電圧を３つの帯電ローラ４０に印加するようになっているので、各帯電ローラ４０に適時最適な直流電圧を印加されることによって、感光体表面１１ａを常に安定して帯電させることができるとともに、帯電ローラ４０の重複部分Ｗにおける感光体表面１１ａのフィルミングも防止することができ、長時間にわたって高品位な画像を得ることができる。
（変形例）

次に、図１２−図１４を用いて、本発明の実施例に係る画像形成装置１の変形例の画像形成装置２について説明する。
図１２は、変形例の画像形成装置２の制御部５０を含めた全体構造を概略的に示した図である。図１３は、本特許出願人らの実験結果を説明するための図である。図１４は、１６００ＶＰＰ／１ＫＨｚの交流電圧を重畳した直流電圧を帯電ローラ４０に印加した場合の帯電特性を示す図である。

この変形例の画像形成装置２は、各帯電ローラ４０に印加する電圧が、直流電圧に放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧ＶＰＰを有する交流電圧を重畳した電圧である点で、実施例の画像形成装置１と異なる。
なお、その他の構成は実施例と同様であり、実施例と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

ところで、特開昭６３−１４９６６８号公報に開示された技術によると、帯電ローラ４０に「低温低湿環境の放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧ＶＰＰを有する交流電圧」を直流電圧に重畳した電圧を印加すれば、環境に関わらず直流成分（厳密には、正尖頭値と負尖頭値の平均値）と同値の帯電位を安定して得ることができる。
また、帯電ローラ４０に印加する電圧が直流電圧のみでは、反転現像のカブリを回避することが困難であったが、交流電圧を重畳することでカブリを回避できる。
また、帯電ローラ４０に印加する電圧が直流電圧のみでは、微視的に視た帯電位がギザギザな状態であったが、交流電圧を重畳することで帯電位が微視的に視ても均一化される。

本特許出願人らは、実施例のように、弾性接触部４２が半導電性弾性体層および表面保護層を含む帯電ローラ４０を用いて、帯電ローラ４０に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加したときの感光体１１の帯電位を確認した。本特許出願人らは、正尖頭値を０Ｖの一定値に固定し、負尖頭値のみ変更した場合、負尖頭値が放電開始電圧（約５５０Ｖ）に達するまでは、直流電圧のみを印加する場合と同様に放電しない（帯電しない）ことを実験によって確認した（図１３参照）。
負尖頭値が放電開始電圧（約５５０Ｖ）に達してから放電開始電圧の２倍（約１１００Ｖ）に達すると、感光体１１の帯電位と正尖頭値（＝０Ｖ）との電位差△Ｖが放電開始電圧以上になるので、正尖頭値の微視的タイミングでは逆放電が発生開始する。
一方、負尖頭値の微視的タイミングでは通常の放電が発生するので、トータル的な帯電位は、正負微視的タイミングでの帯電位の平均値になる（図１４参照）。
帯電ローラ４０に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する方式は、直流電圧のみを印加する場合の問題点を解決しつつ、接触帯電方式の最大の利点であるオゾンの発生を抑える効果についても、直流電圧のみを印加する場合に比較してオゾンの発生量が増加するものの、コロナ帯電方式に比較すれば、オゾンの発生量を桁違いに少なくすることができる。
理想的には、「低温低湿環境の放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧ＶＰＰを有する交流電圧」を直流電圧に重畳した電圧を帯電ローラに印加すれば、環境に関わらず、原点を通る傾き１の帯電特性になる。
帯電ローラ４０に、直流電圧のみ印加する場合であっても、放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧ＶＰＰを有する交流電圧を直流電圧に重畳した電圧を印加する場合であっても、理想的には傾き１の帯電特性になるべきだが、実際には、露光による感光体１１層内の空間電荷や、帯電ローラ４０の電気抵抗成分に担持される電圧降下分の影響があるので、理論値と実験値に少しのズレが存在する。
一方で、帯電ローラ４０に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する場合は、直流電圧のみを印加する場合に比較して、感光体１１へのフィルミングが発生し易くなる傾向がある。交流電圧の弊害であるフィルミングを軽減する方法は、必要以上に交流電流を流さないことに集約される。（例えば、特開平９−２１８５６０号公報を参照）
このようなことから、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を帯電ローラ４０に印加する場合、一定のピーク間電圧ＶＰＰを印加するのではなく、環境や耐久、すなわち、帯電ローラ４０の耐久による汚れ、さらには、感光体１１の耐久による膜厚の変化等に対応できる必要最低限度のピーク間電圧ＶＰＰをその都度検出して、その都度の必要最低限度のピーク間電圧ＶＰＰを印加することが重要である。

上述した事情に考慮して、この変形例の画像形成装置２は、各帯電ローラ４０に印加する電圧を自動で制御する印加電圧自動制御部５０ｂを有する。
印加電圧自動制御部５０ｂは、各帯電ローラ４０から感光体１１への放電開始電圧を適時検出し、直流電圧に、検出された放電開始電圧の２．２倍のピーク間電圧ＶＰＰを有する交流電圧を重畳した電圧を各帯電ローラ４０に印加する。
なお、この実施例では、直流電圧に、検出された放電開始電圧の２．２倍のピーク間電圧ＶＰＰを有する交流電圧を重畳した電圧を各帯電ローラ４０に印加するとしているが、検出された放電開始電圧の２倍値に任意の値を加えたピーク間電圧ＶＰＰを有する交流電圧（２倍以上の予め決められた倍数の交流電圧）を重畳した電圧を各帯電ローラ４０に印加してもよい。

このような印加電圧自動制御部５０ｂは、より具体的には、５８０Ｖの直流電圧に、自動制御された交流電圧を重畳した電圧を各帯電ローラ４０に印加することによって、感光体表面１１ａを常に安定して約５５０Ｖに帯電させることができる。

なお、放電開始電圧を検出するには、実施例の直流電圧を印加する場合と同様に、直流成分の電流を測定すればよい。

このように、印加電圧自動制御部５０ｂが、各帯電ローラ４０に直流電圧に放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧ＶＰＰを有する交流電圧を重畳した電圧を印加することによって、直流電圧のみを各帯電ローラ４０に印加する場合に比較して、隣接する帯電ローラ４０の重複部分Ｗにおける感光体表面１１ａのフィルミングが若干発生し易くなり、オゾンの発生量も若干多くなるものの、長期間にわたってより高品位な画像を得ることができる。

以下に、変形例の画像形成装置２に、クラウン形状、ストレート形状、逆クラウン形状のそれぞれの帯電ローラ４０を適用し、それぞれの形状の帯電ローラ４０に対応した傾斜角度Ａで、ＡＯ判用紙で５０Ｋｍの耐久試験を行った結果を表２に示す。
なお、表２中の画質の判定結果の「○」は、極僅かなフィルミングが発生するが、画像段差には至らないことを示す。
また、クラウン形状および逆クラウン形状の帯電ローラ４０は、弾性接触部４２の外径偏差が０．１ｍｍとする。
この耐久試験の結果から、画像形成装置２は、傾斜角度Ａを調整することによって、クラウン形状、ストレート形状、逆クラウン形状のそれぞれの帯電ローラ４０を適用できることがわかる。

この変形例に係る画像形成装置２は、印加電圧自動制御部５０ｂが、３つの帯電ローラ４０から感光体１１への放電開始電圧を適時検出し、検出された放電開始電圧の２倍以上の、予め決められた倍数のピーク間電圧ＶＰＰを有する交流電圧を直流電圧に重畳した電圧を、３つの帯電ローラに印加するようになっているので、長時間にわたって高品位な画像を得ることができる。

なお、本発明の実施例および変形例に係る画像形成装置１、２は、中央の１つの帯電ローラ４０が回転軸方向を感光体表面１１ａの移動方向に直交する方向に向けて設けられ、両側の２つの帯電ローラ４０が回転軸方向を感光体表面１１ａの移動方向に直交する方向に対して傾斜角度Ａをつけて設けられているものを例示したが、これに限らず、例えば、図１５に示すように、３つの帯電ローラ４０の全てが傾斜角度Ａを付けて設けられても構わないし（図１５（ａ）参照）、中央の１つの帯電ローラ４０が回転軸方向を感光体表面１１ａの移動方向に直交する方向に対して傾斜角度Ａをつけて設けられ、両側の２つの帯電ローラ４０が回転軸方向を感光体表面１１ａの移動方向に直交する方向に向けて設けられるようにしても構わない（図１５（ｂ）参照）。

また、本発明の実施例および変形例に係る画像形成装置１、２は、帯電部２０が３つの帯電ローラ４０を有するものを例示したが、帯電ローラ４０は、３つに限らず、複数あればよい。例えば、帯電ローラ４０は、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

また、本発明の実施例および変形例に係る画像形成装置１、２は、帯電ローラ４０の傾斜角度Ａを所定の範囲で調整できるものを例示したが、傾斜角度Ａは一つの値に固定されていてもよい。
例えば、クラウン形状、ストレート形状、逆クラウン形状というような帯電ローラ４０の形状に対応した最適な傾斜角度Ａを定めることによって、その定められた傾斜角度Ａに固定した装置仕様であっても構わない。

最後に参考資料として、以下の表３に、帯電ローラ４０の弾性接触部４２の両端位置での軸中心位置の差Ｂ、および、傾斜角度Ａの関係を示す。
なお、クラウン形状および逆クラウン形状の帯電ローラ４０は、弾性接触部４２の外径偏差が０．１ｍｍとする。

以上、本発明者によってなされた発明を、上述した発明の実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上述した発明の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

１、２ 画像形成装置
１０ 色別対応ユニット
１１ 感光体
１１ａ 感光体表面
１２ 露光部
１３ 現像部
１３ａ トナー収容部
１３ｂ 現像ローラ
１４ 感光体クリーナ
１５ 転写部
１５ａ 転写ベルト
１５ｂ ベルト駆動ローラ
１５ｃ ベルトテンションローラ
１５ｄ 一次転写ローラ
１５ｅ ベルトクリーナ
１６ 搬送部
１６ａ 搬送ローラ
１６ｂ 二次転写ローラ
１７ 定着部
２０ 帯電部
２１ 軸受け部
２２ 被固定部
２２ａ バネ収容部
２２ｂ ガイド壁部
２２ｃ ガイド突起
２３ 可動軸受け部
２４ 電極保持部
２５ 軸方向付勢部材保持部
２５ａ、２５ｂ 軸方向付勢部材
２６ 軸端回動支持部
２７、２８ 金属軸部保持凹部
３０ 固定フレーム
３１ 固定部
３２ 複数帯電ローラ配置部
３２ａ 軸受け固定面
３３ ネジ止め固定部
３４ 角度調整ガイドスリット
４０ 帯電ローラ
４１ 金属軸部
４２ 弾性接触部（帯電領域）
５０ 制御部
５０ａ、５０ｂ 印加電圧自動制御部
６０ クリーニングローラ
６１ 金属軸部
６２ クリーニング材
Ａ 傾斜角度
Ｂ 帯電ローラの両端位置での軸中心位置の差
Ｄ 感光体と帯電ローラの軸中心間距離
Ｅ 電極板
Ｐ 紙等の転写材
Ｒ１ 感光体の半径
Ｒ２ 帯電ローラの半径
Ｓ バネ
Ｔ クロス量
Ｗ 重複部分

Claims (5)

1. 感光体と、該感光体の回転軸を中心とした回転動作によって移動される感光体表面に接触することによって該感光体表面を帯電させる帯電ローラを有する帯電部と、を備えた画像形成装置において、
   前記帯電部は、
   前記帯電ローラが、隣接する互いの帯電領域の端部が前記感光体表面の移動方向で重複するように前記感光体表面の移動方向に交差する方向に沿って複数設けられ、
   複数の前記帯電ローラのうち、１つ以上の前記帯電ローラが回転軸方向を前記感光体表面の移動方向に直交する方向に対して傾斜角度をつけて設けられる
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記傾斜角度は、
   ０．２度以上、２度以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記複数の帯電ローラは、
   前記傾斜角度を所定の範囲で調整可能に設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記複数の帯電ローラから前記感光体への放電開始電圧を適時検出し、検出された前記放電開始電圧に、予め決められた電圧を加えた直流電圧を前記複数の帯電ローラに印加する制御を行う印加電圧自動制御部
   を有する
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記複数の帯電ローラから前記感光体への放電開始電圧を適時検出し、検出された前記放電開始電圧の２倍以上の、予め決められた倍数のピーク間電圧を有する交流電圧を直流電圧に重畳した電圧を、前記複数の帯電ローラに印加する制御を行う印加電圧自動制御部
   を有する
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の画像形成装置。

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