JP2823430B2 - 電子写真プロセスにおける画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真プロセスにおけ
る画像形成装置に係り、さらに詳しくは、電子写真方式
を利用した複写機、プリンター、その他電子写真感光体
を帯電するための帯電装置を搭載した画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように複写機については既に多く
の提案があり、特に、近年では電子写真複写装置がその
主流を占めている。このような装置の基本構成として
は、感光体ドラム／帯電装置／露光器／現像器／転写器
／除電器／クリーナが感光体ドラムを中心に配置されて
一連の電子写真プロセスが行なわれ、さらに複写用紙の
経路としては、用紙トレイ／ペーパーガイド／給紙ロー
ラ／転写器／サクション・ユニット（搬送）／定着器／
排紙ローラを基本構成とし、用紙に転写された画像を定
着して複写物として得るものである。

【０００３】このようないわゆる電子写真方式（カール
ソン・プロセス）を用いて画像形成する装置において、
電子写真感光体を所望の電位に帯電するものとして、コ
ロナ放電現象を利用したコロナ帯電装置が一般的に用い
られてきた。しかし、この方法では放電現象を起こすた
めに必要とされる高電圧のために各種周辺装置機器への
電気的ノイズ、或いは、放電時に発生する多量のオゾン
により周囲の人々に不快感を与えていた。そこで、この
コロナ帯電装置にかわるものとして、導電性の樹脂ロー
ラ、或いは、導電性繊維と感光体との間に電圧を印加し
感光体を帯電する方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、導電性の樹脂
ローラを用いた場合、例えば、帯電されるべき感光体の
微小領域の感光層が剥離しＡＬ等の導電性基体が露出し
ている場合、ローラからの流れ込む電流がその露出部分
に集中し、感光体の軸方向に延びる筋状の帯電ムラが生
じていた。また、導電性繊維を用いた帯電装置の場合
は、繊維を帯状に植毛するものと、繊維をローラ状に植
毛するものと２つに大別することができ、いずれの場合
も、この導電性樹脂ローラにて生じていたような筋状の
帯電ムラはなくなるものの、帯状のものは異物の付着に
伴う繊維の劣化による帯電不良が生じ実用化には至って
おらず、ローラ状のものでは寿命は飛躍的に伸びるもの
の、新たな形の帯電ムラを生じていた。

【０００５】図５に前記の帯状の帯電装置の一例の斜視
図を示す。図において１は感光体ドラムであり、感光体
１ａ面には繊維基板５ｄに植毛された導電性繊維集合体
５ａがフェルト状に構成されて接触している帯電手段が
示されている。この場合、導電性繊維集合体５ａを固定
して感光体１ａに接触させる方法であるため、構成は簡
単であるが繊維にトナー等の異物がたまりやすく、異常
放電による繊維寿命の短縮が発生し、また帯電ムラを生
じさせる原因となる。一方、図６は前記の導電性繊維を
ローラ状に植毛してなる帯電装置の一例の斜視図を示す
ものである。図において、帯電装置軸５ｃの周囲に植設
された導電性繊維集合体５ａにより帯電装置５がローラ
状体として形成されており、図示しない駆動源により軸
５ｃを回転せしめることによって帯電装置５と感光体ド
ラム１とが相対的に回転し、これによって異物の付着に
よる帯電不良の減少、あるいは寿命の延長などの点で飛
躍的に向上するものの、各種条件を適正に揃えないとや
はり帯電不良、帯電ムラなどが発生する場合があり、こ
れについてはさらに検討が望まれていた。従って本発明
の目的とするところは、電子写真プロセスに用いられる
画像形成装置に設けられる帯電装置を導電性繊維により
形成されるローラ状体とすることによって帯電不良の減
少あるいは繊維寿命の向上をはかるとともに前記繊維の
植毛条件ならびに前記帯電装置と感光体ドラムとの回転
周速比の適正条件をそれぞれ見出すことによって帯電ム
ラの生じない高品質の最終画像の得られる画像形成装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたものであって、その要旨とすると
ころは、電子写真プロセスにおいて、ローラ状に植毛さ
れた導電性繊維もしくはその集合体とにより帯電装置に
形成されたローラ状体と感光体ドラム表面の感光体層と
の間に電圧を印加させて、前記ローラ状体および感光体
ドラムを互いに逆方向に回転させながら感光体層の帯電
を行なうに際し、前記導電性繊維もしくはその集合体の
ローラ状体回転方向の植毛間隔をｄ1 、同じくローラ状
体軸方向の植毛間隔をｄ2 とし、さらに帯電装置を形成
するローラ状体および感光体ドラムの回転周速をそれぞ
れＶr 、Ｖp としたとき、前記植毛間隔ｄ1 、ｄ2 、な
らびに回転周速比Ｖp ／Ｖr の積すなわちｄ1 ×ｄ2 ×
（Ｖp ／Ｖr ）の値が、該電子写真プロセスに使用され
る現像剤の平均粒径の２乗の値よりも小さい値となるよ
うに、植毛間隔の制限された前記ローラ状体ならびに回
転周速比の制限されたローラ状体および感光体ドラムが
使用されることを特徴とする電子写真プロセスにおける
画像形成装置にある。

【０００７】

【作用】本発明においては、ローラ状に植毛された導電
性繊維、および、その集合体を回転させ、かつ、電子写
真感光体との間に電圧を印加し感光体を帯電させる帯電
装置において、ローラの回転方向、および、回転軸方向
の植毛間隔、そして、ローラと感光体の回転周速比の３
つの値を制御することによって、感光体表面の帯電され
ない、あるいは、帯電不良を起こす領域の面積を画像形
成の際に使用する現像剤のそれより小さくすることがで
きるので、これによって最終画像の欠陥を防ぐことが可
能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を実施例に基いて詳細に説明す
るが、最初に、本発明において導電性繊維の植毛間隔な
らびに帯電装置を形成するローラ状体および感光体ドラ
ムの周速度比を前記の如く定めた理由についてのべる。
今、導電性繊維５ａのローラ状に形成された帯電装置５
と感光体ドラム１が図１の斜視図のようにそれぞれ周速
Ｖr およびＶp で回転している場合を考える。ローラ状
帯電装置５と感光体ドラム１が互いに逆方向に回転し
（対抗部分においては同方向になる）、繊維５ａの先端
と感光体表面が近付き、パッシェンの放電特性が教える
ところの放電開始電圧を越えた電圧が繊維の先端と感光
体表面１ａとの空隙に印加されると、放電が開始し、感
光体１ａが帯電し始める。感光体１ａの帯電電位が上昇
し空隙の電圧が放電開始電圧より小さな値となったとき
に放電は停止する。また、この空隙に印加される電圧は
帯電装置５と感光体ドラム１に印加される電圧、空隙距
離、繊維５ａ及び感光体１ａの材質等に依存するもので
ある。つまり、感光体、導電性繊維と感光体と繊維ロー
ラ間に印加する電圧を決めれば、空隙間の電圧が先の放
電開始電圧を越えるのは、繊維５ａの先端と感光体表面
１ａとの距離Ｘがある限定された数値にある時のみであ
り、これは図２に模式的に示す通りある決まったローラ
状帯電装置５（以下ローラ５と称する）の角度θの範囲
内にて放電が許されることを示すものである。

【０００９】そこで、放電開始電圧に対して十分大きな
電圧が印加された回転軸となる導電性のローラ５に均一
に、しかも、寸分の隙間もなく導電性繊維５ａが植毛さ
れている場合は、感光体表面１ａの全領域は必ず、先の
放電開始電圧以上の電圧を許す空隙を隔てて導電性繊維
５ａの先端と向かい合うことが可能であり、その結果と
して感光体表面１ａは均一に帯電される。しかし、今度
は図３に示す模式図の通りローラ５の回転方向Ｒ及び、
軸方向Ａではそれぞれ長さｄ1 、ｄ2 で囲まれる領域に
繊維５ａが植毛されていない場合を考える。ここでは説
明を簡単にするため、放電は空隙距離Ｘがある一つの値
となったときのみ生じる、つまり、放電を許す角度θが
限りなく０に近いものと仮定する。

【００１０】ここでローラ５と感光体ドラム１の回転周
速を前記のようにそれぞれＶr 、Ｖp とすると、ローラ
５上のｄ1 ×ｄ2 にて囲まれる領域と放電を許す空隙に
て向かい合うこととなる感光体ドラム１上のｄ1 ×ｄ2
×（Ｖp ／Ｖr ）なる大きさで規定される領域は導電性
繊維５ａと出会わない、あるいは、放電開始電圧を越え
る電圧を有する空隙を隔てて繊維の先端と対向せず、こ
の領域には帯電されないこととなる。実際には、先に述
べた通りに繊維ローラ５と感光体ドラム１に印加される
電圧、空隙距離、繊維５ａおよび感光体１ａの材質等に
て決定された角度θの範囲にて放電が許されるため感光
体ドラム１上のｄ1 ×ｄ2 ×（Ｖp ／Ｖr ）なる全領域
にて全く放電されない訳ではないが、少なくともその領
域全域にて帯電の不良が生じやすい。

【００１１】勿論、このｄ1 ×ｄ2 ×（Ｖp ／Ｖr ）な
る大きさがこの帯電装置５が搭載された画像形成装置で
利用されているトナー等の現像剤の大きさ（現像材を任
意の面で切ったときの断面積として規定する。）の平均
値の２乗に対して十分小さければ、最終画像上の欠陥と
して現れることはない。しかし、ｄ1 ×ｄ2 ×（Ｖp／
Ｖr ）なる大きさが大きければ、最終画像上の欠陥とし
て現れてしまう。本発明においては、以上の如き考察の
結果、ローラ５の回転方向および軸方向における導電性
繊維５ａの植毛間隔ｄ1 、ｄ2 と、ローラ５と感光体ド
ラム１との回転周速比Ｖp ／Ｖr との積、すなわちｄ1
×ｄ2 ×（Ｖp ／Ｖr ）の値が、電子写真システムに使
用される現像剤の平均粒径の２乗の値よりも小さい値と
なるように植毛間隔の制限されたローラ５を使用し、か
つローラ５と感光体ドラム１の回転周速比を制御して使
用することとしたものである。例えば、現在一般に使用
されている現像剤の平均粒径はほぼ１０μｍ程度である
から、前記ｄ1 ×ｄ2 ×（Ｖp ／Ｖr ）の値をほぼ１０
×１０μｍ²より小さな値に制御することによって、帯
電不良などに起因する画像欠陥を防止することができ
る。

【００１２】次に以上のべた本発明の画像形成装置の一
実施例装置について図面に基いて詳しく説明する。図４
は本発明による画像形成装置の一実施例を示す概略説明
図である。まず最初に図４の一実施例の構成について説
明する。同図において、１６は図示しないホストコンピ
ュータからの作像データを処理するためのコントローラ
であり、１７は像形成開始の信号をコントローラ１６よ
り受けて画像形成装置の駆動開始を制御するためのエン
ジンコントローラである。７は複写用紙など転写材のカ
セットであり、８はこれをひき出すための給紙ローラ
で、一連の搬送ローラ９、１０に続いてレジストローラ
１１まで搬送されるように配置されている。１は光導電
性誘導体層を有する感光体ドラムであって、図示しない
駆動手段により図４の時計方向に定速回転する。さらに
感光体ドラム１の周囲には、時計まわりに導電性繊維集
合体を主体とする帯電装置５、露光書き込みヘッドすな
わち露光器６、現像器２、転写ローラで構成される転写
器３、クリーナ４が夫々配置されている。

【００１３】以上の構成の内、まず帯電装置５について
は先に図１についてのべたように導電性繊維５ａの集合
体を軸５ｃの周囲にローラ状体として巻きつけ、周速度
Ｖrで回転自在に支持されているものであり、導電性繊
維５ａとしては例えばレーヨンなどの合成繊維にカーボ
ン粉末などの導電性粉粒体を分散せしめたものを使用す
ることが可能である。次に現像器２については、２ｅは
アジテータローラ２ａを具備するトナータンク、また２
ｆは現像槽であって、現像剤を帯電せしめるためのマグ
ネットローラ２ｄを具備し、さらにトナータンク２ｅか
ら給紙ローラ２ｂで供給される現像剤を撹拌するための
ミキサーローラ２ｃを有している。またクリーナ４につ
いては、感光体ドラム１の表面の現像剤をかきおとすた
めのクリーニングブレード４ａと、かきおとされた現像
剤を廃棄するため図示しない容器に送り込むためのトナ
ースクリュー４ｂを主体としてクリーニングユニットが
構成されている。一方、転写器３と感光体ドラム１との
間を通過した複写用紙の定着手段として、定着器１２が
ヒータ１２ｃを内蔵したヒートローラ１２ａと圧力ロー
ラ１２ｂとにより構成され、さらに定着を終了した複写
物に対しては搬送ローラ１３、排紙ローラ１４を介して
スタックガイド１５に送られるよう構成されている。

【００１４】なお、前記帯電装置５の具体例についての
べると、たとえば直径６mmの導電性の軸５ｃに、カーボ
ン分散量の調整によって抵抗値の制御を行なった導電性
繊維５ａを植毛した布を導電性の接着剤を介して巻き付
けて外径がたとえば１２mmとなるように揃えてローラ状
体とすることによって本発明の用途に供することが可能
である。

【００１５】次に、図４に示す本発明の一実施例の動作
について説明する。まず、図示されないホストコンピュ
ータからの作像に関するデータはコントローラ１６でデ
ータ処理される。続いて像形成開始の信号がエンジンコ
ントローラ１７に送られる。これよりあらかじめ決めら
れた工程にしたがって動作が進行する。次いで転写材カ
セット７に収納されている複写用紙などの転写材は、給
紙ローラ８により一枚ずつ引き出され搬送ローラ９、１
０によりレジストローラ１１の手前まで搬送される。感
光体ドラム１は図示されない回転機構により図４におい
て時計まわりに周速Ｖp で定速回転する。このとき帯電
装置５は、図示されない間隙保持部材で導電性繊維集合
体５ａが感光体ドラム１と一定の空隙を保持しながら周
速Ｖr で定速回転する。このとき帯電装置５には、たと
えば−１２００Ｖの直流電圧が印加され、これによっ
て、感光体ドラム１上は所望の電位に均一帯電される。
なお感光体層１ａとしては従来の有機材料系の感光体
（ＯＰＣ）が用いられる。一方、現像器２ではマグネッ
トローラ２ｄ上の現像剤が所定の濃度になるようにトナ
ータンク２ｅから供給ローラ２ｂで適宜、現像槽２ｆに
送られミキサーローラ２ｃで撹拌される。このとき現像
剤は、感光体帯電電位と同じ極性に帯電される。ここで
マグネットローラに感光体の帯電電位に近い値を印加す
ると、現像剤は露光書き込みヘッドである露光器６によ
って照射された部分に付着し現像される。

【００１６】次に、感光体ドラム１の画像位置に対応す
るようにレジストローラ１１でタイミングをとって複写
用紙などの転写材が搬送される。転写材は、感光体ドラ
ム１と転写器３により挟持搬送される。このとき転写器
３には、現像剤と反対の極性の電圧が印加される。この
ため感光体ドラム１上の現像剤は、転写材上に転移す
る。転写材上の現像剤は、内部にヒータ１２ｃを内包し
たヒートローラ１２ａと圧力ローラ１２ｂにて挟持搬送
され、この間にトナーは転写材に溶融定着される。転写
材は、搬送ローラ１３、排紙ローラ１４でスタックガイ
ド１５に送られる。一方感光体ドラム１上の転写されな
かった現像剤は、クリーナ４のクリーニングブレード４
ａで感光体ドラム１よりかきおとされトナースクリュー
４ｂによって図示されない現像剤廃棄用の容器に送られ
る。以上で一連の画像形成工程を終了する。

【００１７】最後に本発明の効果を確認するために次の
ような実験を行なった。まず使用した画像形成装置とし
ては図４に示したような構成のものを使用し、現像剤と
しては平均粒径８〜１０μｍのものを使用した。上記の
ような画像形成装置に図３に示したｄ1 ＝ｄ2 ＝８μｍ
と設定した導電性繊維のローラ５を用いて、Ｖp を５３
mm／sec.に固定し、Ｖr を変化させて画像欠陥の発生の
様子を調べた。最初に、Ｖr をＶp の５倍の２６５mm／
sec.に早めて画像形成を行ったところ、全く欠陥がなく
コントラストに優れた画像を形成することができた。こ
のことは、感光体上への帯電が、均一でしかも密な状態
であることを示している。

【００１８】次に、Ｖr としてＶp と同じ値の５３mm／
sec.としたところ、問題にならないレベルの画像欠陥に
抑えることができた。しかし、コントラストの点でやや
劣り、又、実用上では回転速度のムラ等の発生により画
像欠陥を生ずる可能性が高いため、Ｖr は大きな値、つ
まり、ｄ1 ×ｄ2 ×（Ｖp ／Ｖr ）は使用する現像剤の
大きさ（６０〜１００μｍ² ）に比べて、先程のように
十分小さいほうが望ましい。今度は、Ｖr としてＶp の
１／２の２６．５mm／sec.に設定したところ、帯電ムラ
に起因するものと考えられる画像濃度のムラが一面に発
生していた。以上の結果から、本発明が従来の手段と比
べて優れていることが明らかである。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかな通り、本発明
によれば、電子写真プロセスにおける帯電装置を導電性
繊維により形成されたローラ状体とすることによって帯
電不良あるいは繊維寿命が向上するとともに、前記繊維
の植毛条件ならびに帯電装置と感光体ドラムの周速度比
の関係を適正に制限することにより帯電ムラの生じない
高品質の最終画像の得られる画像形成装置を提供するこ
とを可能とするものであり、その効果は極めて顕著であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における限定理由を説明するための帯電
装置の斜視図である。

【図２】繊維端と感光体表面との間の空隙とローラ表面
より放電の生ずる角度との関係を示す模式図である。

【図３】導電性繊維の植毛状態を示す模式図である。

【図４】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略説
明図である。

【図５】従来技術の一例を示す斜視図である。

【図６】従来技術の他の例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム １ａ 感光体表面 ２ 現像器 ３ 転写器 ４ クリーナ ５ 帯電装置 ５ａ 導電性繊維集合体 ５ｃ 帯電装置軸 ５ｄ 繊維基板 ６ 露光器 ７ 転写材カセット ８ 給紙ローラ ９，１０，１３ 搬送ローラ １１ レジストローラ １２ 定着器 １４ 排紙ローラ １５ スタックガイド １６ コントローラ １７ エンジンコントローラ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/02 101 G03G 15/02 102

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真プロセスにおいて、ローラ状に
   植毛された導電性繊維もしくはその集合体とにより帯電
   装置に形成されたローラ状体と感光体ドラム表面の感光
   体層との間に電圧を印加させて、前記ローラ状体および
   感光体ドラムを互いに逆方向に回転させながら感光体層
   の帯電を行なうに際し、前記導電性繊維もしくはその集
   合体のローラ状体回転方向の植毛間隔をｄ1 、同じくロ
   ーラ状体軸方向の植毛間隔をｄ2 とし、さらに帯電装置
   を形成するローラ状体および感光体ドラムの回転周速を
   それぞれＶr 、Ｖp としたとき、前記植毛間隔ｄ1 、ｄ
   2 、ならびに回転周速比Ｖp ／Ｖr の積すなわちｄ1 ×
   ｄ2 ×（Ｖp ／Ｖr ）の値が、該電子写真プロセスに使
   用される現像剤の平均粒径の２乗の値よりも小さい値と
   なるように、植毛間隔の制限された前記ローラ状体なら
   びに回転周速比の制限されたローラ状体および感光体ド
   ラムが使用されることを特徴とする電子写真プロセスに
   おける画像形成装置。