JP3315218B2 - 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】この発明は、回動するドラム状あ
るいはベルト状の感光体に帯電ローラを接触させて帯電
する接触帯電方式の静電複写機，光プリンタ，ファクシ
ミリ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カールソンプロセスに代表される
静電複写機，光プリンタ等の電子写真方式による画像形
成装置は、被帯電体である感光体を帯電処理する装置を
備えているが、その装置として非接触帯電によるコロナ
放電方式を用いた帯電装置が被帯電体面を均一に帯電す
ることができるということから広く使用されてきた。

【０００３】しかしながら、このコロナ放電方式の帯電
装置は、コロナワイヤと呼ばれる３０〜１００μｍのタ
ングステンワイヤに高電圧を印加して放電を行うため、
空気がイオン化されて大量のオゾンや窒素酸化物が発生
するため、それが人体に対して有害であったり、環境に
対して悪影響を与えたり、さらにはそれらのオゾンや窒
素酸化物が感光体，帯電器，光学系等の各部に付着する
ことによって画像劣化の原因になりやすいという欠点が
あった。

【０００４】特にオゾンは、マイナス放電を行った場合
に顕著に発生するため、近年において感光体がマイナス
帯電用の有機感光体が多く使用されるようになってきた
ことと、発生ガスに対する環境基準が厳しくなってきた
ことにより、深刻な問題となっている。

【０００５】そこで、上記のような欠点がほとんどない
帯電装置として、電圧を印加した帯電ローラを被帯電体
である感光体に接触させた状態で帯電する接触帯電方式
の帯電装置が注目されている。

【０００６】このような帯電装置は、感光体の表面を均
一に帯電処理するためには、帯電ローラの感光体と接す
るニップ部（接触面）の幅を、その帯電ローラの長手方
向に沿って略均一にして、しかもその長手方向の各位置
における接触圧が略均一になるようにすることが重要で
ある。

【０００７】そのため、帯電ローラは、通常の場合にお
いて感光体と接触する部分を導電性ゴム等の弾性ローラ
で形成している。例えば、特開昭６４−４４９６４号公
報における電子写真装置の帯電装置は、帯電ローラの弾
性ローラと感光体が接するニップ部の幅（接触幅）を
０.５ｍｍ以上とし、その接触面の単位面積当りの荷重
を０.５〜３０ｇ／ｍｍ^２に規制することによって均一
な帯電状態が得られるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この帯
電装置は、帯電ローラの中心部分に固定されて両端部が
弾性ローラの部分からそれぞれ両側に突出した導電性の
材料で形成された芯金の部分を押圧点として押圧する構
成であるため、帯電ローラを感光体側に押圧する押圧力
がその両側の押圧点を中心とした荷重の分布になって、
帯電ローラをその長手方向の全ての位置で略均一に感光
体に圧接させようとしてもそれは困難であった。

【０００９】また、このような帯電装置は、図６に示す
ように一般的に押圧点Ｐ1 となる導電性の芯金３５が、
帯電ローラ３２の弾性ローラ３６の外径よりも細く、し
かもその押圧点Ｐ1 が弾性ローラ３６の端部３６ａが感
光体３１と接する位置よりも外側に位置しているため、
丁度片持梁構造で荷重を作用させた状態になって、帯電
ローラ３２全体が図示のように中央の部分が感光体３１
から離れる方向に撓み易い（説明の都合上誇張して図示
してある）。

【００１０】したがって、その押圧力Ｆを調整すること
によって帯電ローラ３２の長手方向に沿う各位置（図６
で左右方向の各位置）の感光体３１に対する接触圧を略
均一にしようとしても、それは困難であった。

【００１１】すなわち、両側の押圧点Ｐ1 にそれぞれ加
える押圧力Ｆを調整して小さくしすぎた場合には、均一
な帯電状態を得るために必要な上述したニップ幅が得ら
れなくなり、大きくしすぎれば帯電ローラ３２全体が端
部３６ａを支点として撓んで中央部分が感光体３１から
離れる方向に反ってしまい、その中央部分の接触圧が両
端部分に比べて小さくなってしまうため不都合が生じ
る。

【００１２】そこで、調整は難しいが、微妙な押圧力Ｆ
の調整を行うことにより使用できる程度の範囲にまで接
触圧を調節するようにすれば、一応初期の段階では使用
できるレベルにはなる。しかしながら、このようにして
も繰り返し画像形成を行っていくと、微小粒径のトナー
等が帯電ローラの表面に順次付着していくため、それが
帯電ローラの長手方向に均一に付着していった場合には
画像上においては目視判断上は特に問題となることはな
いが、上記のように中央部が反っている場合には問題が
生じる。

【００１３】すなわち、上記のように帯電ローラの中央
部が感光体から離れる方向に反ると、そこにはトナーが
付着しにくくなるため、その中央部と端部とではトナー
の付着量に差ができるようになり、それが画像上に濃度
ムラとして現れるようになって、目視判断でも識別が可
能な異常画像になってしまう。

【００１４】この発明は、上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、帯電ローラと感光体との接触部を全域に
亘って圧接ムラが生じないようにして帯電不良を防止
し、経時において濃度ムラ等の異常画像が発生する時期
を遅らせるようにすることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、上述したような画像形成装置におい
て、加圧部材を、帯電ローラの感光体と接触する範囲の
両端部をその帯電ローラの外周に沿って押圧するように
設け、上記加圧部材が帯電ローラに当接する位置を帯電
ローラの両端よりもそれぞれ内側とし、その帯電ローラ
の加圧部材が当接する各位置の外側から上記両端に向け
てそれぞれ外径が徐々に大きくなるテーパ面を形成し、
そのテーパ面を感光体の表面に接触させるようにしたも
のである。また、上記画像形成装置において、加圧部材
が帯電ローラに当接する位置を、その帯電ローラの感光
体の非画像域に対応する領域内とするとよい。

【００１６】

【作用】このように構成した画像形成装置によれば、帯
電ローラは感光体と接触する範囲の両端部が加圧部材に
より押圧されて感光体に接触するので、その押圧位置に
対応する部分には必ず感光体が位置するため片持ち梁構
造の支持にはならないので、その押圧による撓みが小さ
くなって感光体と接触する接触圧が全域に亘って略均一
になるため、帯電不良を防止することができる。また、
テーパ面を帯電ローラの加圧部材が当接する各位置の外
側から両端に向 けて形成しているため、加圧部材の加圧
によって帯電ローラの中央部分に感光体から離れる方向
に若干の撓みが生じようとしても、両側の上記テーパ面
が感光体に接することによってその撓みを正す方向に作
用するので、帯電ローラが感光体に、より均一な接触圧
で圧接する。

【００１７】そして、経時においてもトナーは帯電ロー
ラの表面の全体に亘って略均一に付着するようになるの
で、濃度ムラ等の異常画像が発生する時期が遅れる。さ
らに、その加圧部材の帯電ローラに当接させる位置を、
帯電ローラの感光体の非画像域に対応する領域内とすれ
ば、帯電ローラの加圧部材が当接する部分がその当接に
より傷むようなことがあっても、その部分は非画像域に
対応する部分であるため、画像に影響を与えるようなこ
とがない。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図１はこの発明による画像形成装置と
帯電ローラを除く基本構成が同じ画像形成装置の感光体
と帯電ローラとの接触部付近を示す構成図、図２はその
帯電ローラを感光体に対して加圧する加圧部材の２つの
例を示す正面図、図３は図１の画像形成装置の感光体周
辺の構成を示す概略構成図である。この画像形成装置
は、図３に示すように被帯電体であるドラム状の感光体
（像担持体）１を接触状態で帯電する帯電ローラ２を備
えた接触帯電方式の画像形成装置であり、その帯電ロー
ラ２が同図の矢示Ａ方向に所定の周速度で回転する感光
体１に接触しながら連れ回りにより矢示Ｂ方向に等速で
従動回転し、感光体１の表面１ａを所定の電位に一様に
帯電する。

【００１９】その感光体１は、ドラム駆動タイミングベ
ルト，ドラム駆動プーリ，それらを駆動するモータ（い
ずれも図示を省略している）によって駆動され、その表
面１ａには常に帯電ローラ２が、詳しい説明を後述する
共に加圧部材である加圧バネ１２によって付勢されるロ
ーラ支持部材１７により押圧されて圧接している。その
感光体１の回りには、帯電ローラ２の他に現像装置６
と、転写分離装置７と、クリーニングユニット８がそれ
ぞれ配設されており、露光装置９からの光が感光体１の
表面１ａに入射して、帯電ローラ２によって一様に帯電
された帯電面が露光されてそこに静電潜像が形成され、
それが現像装置６の現像スリーブ６ａによって供給され
るトナーにより現像されてトナー像（可視像）となる。

【００２０】一方、給紙カセツト（図示せず）内の転写
紙Ｐは、所定のタイミングで回転する給紙ローラにより
１枚ずつ送り出され、それがレジストローラ１３とそれ
に圧接回転する加圧ローラ１４との間で一旦停止されて
タイミング調整された後に、感光体１上のトナー像と一
致する正確なタイミングで転写分離装置７が設けられて
いる転写部に向けて搬送される。その転写紙Ｐは、図３
で上面側にトナー像が転写され、それが感光体１から分
離されて図示しない定着装置へ搬送され、そこでトナー
が定着された後に装置外部の排紙トレイ等へ排出され
る。そして、その転写終了後に感光体１上に残った残留
トナー及び紙粉等の異物は、クリーニングユニット８に
設けられているクリーニングブレード８ａにより取り除
かれ、その感光体１上に残った残留電位は図示しない除
電装置により略０Ｖに除電され、次の帯電ローラ２によ
る帯電に備える。

【００２１】帯電ローラ２は、図１に示すように鉄等か
らなる導電性の芯金１５の外側に、ゴム，樹脂等の中抵
抗の材料からなる導電性弾性層１６を一体に接着し、そ
の表面を厚さが僅か４μｍ〜十数μｍと非常に薄い高抵
抗薄膜による保護用の表面層で覆ったものである。その
帯電ローラ２には、感光体１と接触する範囲（この例で
は全長が感光体１と略同一長であるためその全域）の両
端部２ａ，２ｂに、その帯電ローラ２の外周２ｃに沿っ
て複数個所（連続させてもよい）を押圧するように、加
圧バネ１２と共に加圧部材として機能する略半円形に形
成されたローラ支持部材１７が、各加圧バネ１２の付勢
力によってそれぞれ押圧された状態で配設されている。

【００２２】そのローラ支持部材１７は、図２の（ａ）
に示すように、周方向に間隔を置いて４個（その数は必
要に応じて適宜増減できる）のコロ１８を内側にそれぞ
れ同量突出させた状態で回転自在に支持している。した
がって、その両側のローラ支持部材１７が、ころがり接
触する各コロ１８を介して帯電ローラ２の外周２ｃに直
接接触して、それを加圧バネ１２の付勢力によって感光
体１側に押圧することによって、帯電ローラ２が帯電に
適した所定の接触圧で感光体１の表面１ａに接触し、そ
れによって感光体１と帯電ローラ２との間に摩擦力が生
じて、感光体１の回転に対して帯電ローラ２が連れ回り
する。なお、この帯電ローラ２を加圧するローラ支持部
材は、その帯電ローラ２の感光体１との連れ回りを妨げ
ないものであれば、図２の（ｂ）に示すようにコ字状に
形成して、その内面を帯電ローラ２に直接接触させるよ
うにしたローラ支持部材１７′であってもよい。

【００２３】この画像形成装置では、ローラ支持部材１
７が各コロ１８を介して帯電ローラ２に当接する位置
を、その帯電ローラ２の感光体１の非画像域に対応する
領域内としている。したがって、図１に示す帯電ローラ
２の外周２ｃのローラ支持部材１７が各コロ１８を介し
て当接する部分が、その当接によって傷むようなことが
あっても、その部分は非画像域に対応する部分であるた
め、画像に全く影響を与えることがない。帯電ローラ２
の導電性の芯金１５の部分には、給電リセプタクル１９
が電気的に接触しており、そこに直流電源２０から帯電
バイアス電圧が印加されることにより、帯電ローラ２と
感光体１の表面１ａとの間の微小ギャップ間で放電が開
始され、感光体１がその帯電バイアス電圧及び表面１ａ
の感光層の膜厚に応じて任意の電位に帯電される。

【００２４】この画像形成装置によれば、加圧バネ１２
とローラ支持部材１７とによるコロ１８を介した帯電ロ
ーラ２の加圧位置を、感光体１と接触する範囲の両端部
２ａ，２ｂとしているため、帯電ローラ２は図６で説明
したような片持ち梁の支持構造にはならないので、その
加圧バネ１２の付勢力による押圧によって生じる撓みは
小さいため、感光体１との接触圧が長手方向の全域に亘
って略均一になるため帯電不良を防止することができ
る。また、経時においてもトナーは帯電ローラの表面の
全体に亘って略均一に付着するようになるので、濃度ム
ラ等の異常画像の発生時期を遅らせることができる。

【００２５】図４はこの発明の画像形成装置が使用する
両端部にテーパ面をそれぞれ形成した帯電ローラの一実
施例とその付近を示す斜視図であり、図１と対応する部
分には同一の符号を付してある。この発明による画像形
成装置の実施例は、図１の画像形成装置に対し、ローラ
支持部材１７をコロ１８を介して帯電ローラ２′（一方
の側のみ図示しているが対称な形状）に当接させる位置
を、帯電ローラ２′の両端２ｄよりもそれぞれ内側と
し、その帯電ローラ２′のローラ支持部材１７がコロ１
８を介して当接する各位置の外側から両端２ｄに向けて
それぞれ外径が徐々に大きくなるテーパ面２６を形成
し、そのテーパ面２６を感光体１の表面１ａに接触させ
るようにした点のみが異なる。このように、帯電ローラ
２′の両端部にテーパ面２６を形成（クラウン形状）し
た場合と、そのテーパ面２６を形成しなかった場合との
比較について、図５を参照して説明する。

【００２６】図５の（ａ）は、図１の画像形成装置によ
る帯電ローラ２の押圧構造を示したものであり、帯電ロ
ーラ２は感光体１と接触する範囲の両端部２ａ，２ｂが
加圧バネ１２によって押圧されたローラ支持部材１７に
よって加圧されているので、その中央部の撓み量δは小
さいため感光体１との接触圧が全域に亘って略均一にな
る。図５の（ｂ）は、図４の実施例による両端部にテー
パ面２６をそれぞれ形成した帯電ローラ２′を使用した
場合を示すものであり、この場合において帯電ローラ
２′に対するローラ支持部材１７による押圧位置は図５
の（ａ）と同じであるため、その押圧によって帯電ロー
ラ２′の中央部分に感光体１から離れる方向に若干の撓
みが生じようとする。

【００２７】しかしながら、その帯電ローラ２′の両側
には、それぞれ外側に向けて外径が徐々に大きくなるテ
ーパ面２６が形成されているので、帯電ローラ２′の両
側の各テーパ面２６は図示のように帯電ローラ２′をそ
の中央部が感光体１の表面１ａに接近する方向に撓ませ
ようとする力を作用させる。したがって、それらの力が
互いに相殺されて、結果的に帯電ローラ２′が感光体１
の表面１ａに対して平行になり、中央部も両端部とほと
んど同一の接触圧になって、帯電ローラ２′が感光体１
により均一に圧接する。

【００２８】表１は、この実施例の効果を確認するた
め、比較のため従来の押圧方法も含めて行った実験結果
を示すものである。なお、実験条件は、次の通りであ
る。 (１)帯電ローラＡ…従来のローラから突出した芯金の部
分を押圧する構成のもの。（図６の押圧条件） (２)帯電ローラＢ…図１の画像形成装置による構成のも
の。 (３)帯電ローラＣ…図４の実施例による構成のもので、
テーパ面の最大径部をそのテーパ面以外の部分の外径×
１.２,テーパ面の軸線方向の長さをローラ全長の１／６
０としたもの。 感光体 ：ＯＰＣ 感光体線速 ：１２０ｍｍ／ｓｅｃ 帯電ローラ ：芯金＋中抵抗弾性ローラ 帯電印加電圧 ：−１５００Ｖ 通紙枚数 ：６０,０００枚 通紙サイズ ：Ａ４ 現像方式 ：乾式２成分 クリーニング方式(感光体表面の清掃) ：カウンターブレード

【００２９】

【表１】

【００３０】また、この実験で使用した検査用の用紙は
オレンジ色（オレンジチャート原稿）であり、濃度ムラ
が発生した際にそれをより正確に発見できるようにして
いる。表１の実験結果において、濃度ムラ無の場合を〇
印、濃度ムラ有の場合を×印でそれぞれ記入している。
この実験結果によれば、図６で説明した従来のローラか
ら突出した芯金の部分を押圧する構成のもの（帯電ロー
ラＡ）では、最適な接触圧が得られる押圧力にするため
の調整に時間を要したが、それでも通紙枚数５０００枚
で早くも濃度ムラが発生している。これに対し、図１の
画像形成装置の構成のもの（帯電ローラＢ）では、４万
枚になって濃度ムラが発生している。さらに、図４の実
施例による構成のもの（帯電ローラＣ）では、６万枚に
なっても濃度ムラは発生していない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、帯電ローラは感光体と接触する範囲の両端部が加圧
部材によって押圧されて感光体に接触するので、その押
圧によって帯電ローラに問題となるような撓みが生じな
いので感光体との接触圧を全域に亘って略均一にするこ
とができ、それによって帯電不良を防止して、経時にお
いてもトナーが帯電ローラの表面全体に略均一に付着す
るため濃度ムラ等の異常画像の発生時期を大幅に遅らせ
ることができる。そして、帯電ローラと感光体との接触
圧のムラが小さくなるように調整するのも簡単にでき
る。また、帯電ローラの加圧部材が当接する各位置の外
側から両端に向けてテーパ面を形成しているため、帯電
ローラの中央部分が若干感光体から離れる方向に撓むよ
うな力が作用しても、両側のテーパ面がその撓みを正す
方向に作用することによって帯電ローラが感光体により
均一に圧接するようになるので、簡便な構成により圧接
ムラをなくし、濃度ムラ等の異常画像の発生時期をさら
に遅らせることができる。 さらに、加圧部材の帯電ロー
ラに当接させる位置を、帯電ローラの感光体の非画像域
に対応する領域内とすれば、加圧部材により帯電ローラ
の当接部分が傷付けられるようなことがあっても、その
部分は非画像域に対応する部分となるため画像に影響を
与えないので良好な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による画像形成装置と帯電ローラを除
く基本構成が同じ画像形成装置の感光体と帯電ローラと
の接触部付近を示す斜視図である。

【図２】同じくその帯電ローラを感光体に対して押圧す
る機構の２つの例を示す正面図である。

【図３】図１の画像形成装置の感光体周辺の構成を示す
概略構成図である。

【図４】この発明の一実施例の帯電ローラとその付近を
示す斜視図である。

【図５】帯電ローラの両端部にテーパ面を形成した場合
と形成しなかった場合の撓みを比較するための説明図で
ある。

【図６】従来の接触式帯電装置における帯電ローラの押
圧方法を説明するための概略図である。

【符号の説明】

１：感光体 ２，２′：帯電ローラ ２ａ，２ｂ：端部 １２：加圧バネ(加圧部材) １７，１７′：ローラ支持部材（加圧部材） １８：コロ（加圧部材） ２６：テーパ面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 幸一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 高橋 貞夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 宮下 義明 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 田渕 健 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平４−232997（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−127176（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回動する感光体と、該感光体に加圧部材
   の付勢力により加圧されて接触しながら回転して前記感
   光体を帯電させる帯電ローラとを備えた画像形成装置に
   おいて、 前記加圧部材を前記帯電ローラの前記感光体と接触する
   範囲の両端部を該帯電ローラの外周に沿って押圧するよ
   うに設け、前記加圧部材が前記帯電ローラに当接する位
   置を前記帯電ローラの両端よりもそれぞれ内側とし、該
   帯電ローラの前記加圧部材が当接する各位置の外側から
   前記両端に向けてそれぞれ外径が徐々に大きくなるテー
   パ面を形成し、該テーパ面を前記感光体の表面に接触さ
   せるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記加圧部材が前記帯電ローラに当接する位置を、該帯
   電ローラの前記感光体の非画像域に対応する領域内とし
   たことを特徴とする画像形成装置。