JP4146266B2 - Charging device and image forming apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電装置およびそれを用いた複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、印刷装置等の電子写真方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる帯電手段としては、スコロトロン等のチャージャ方式の帯電装置が主流であったが、オゾン等の放電生成物が大量に発生するという問題があり、近年ではローラやブラシ等の接触帯電装置が広く使用されるようになった。このような接触帯電装置ではトナー等の汚れによる帯電ムラの発生が帯電装置の寿命を決定する大きな要因であった。
【0003】
そこで、帯電ローラの汚れを低減するために、帯電ローラの端部にフィルムを取り付けて、感光体と帯電ローラの間に微小なギャップを形成する方法が提案されている(特許文献1参照)。また、フィルム以外によるギャップ保持方法としては、帯電ローラの端部に段差もしくは溝を設け、スペーサ部材を取り付ける方法も提案されている(特許文献2参照)。
また、帯電ローラの材質としてはゴムやスポンジ等の弾性部材を用いるのが一般的であるが、樹脂を用いた帯電部材も知られている(特許文献3参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−194868号公報
【特許文献2】
特開2002−55508号公報
【特許文献3】
特開2001−337515号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
帯電ローラを構成する帯電部材がゴムの場合、切削加工で高精度に加工することが難しく、また熱膨張が大きいため環境によりギャップが変動しやすいという課題があった。一方、樹脂製の帯電部材は高硬度で切削加工が容易であるため高精度に加工しやすいが、高硬度であるが故に、ギャップ保持部材としてフィルム状の部材を使用した場合には経時でフィルム状部材が摩耗してしまう等の不具合があった。また、感光体として有機感光体を使用した場合にはギャップ保持部材の当接部で感光体が損傷することもあった。
【0006】
そこで、特許文献2に記載の帯電部材のように、帯電ローラを構成する帯電部材の端部に段差を設け、ギャップ保持部材を弾性体で構成することにより、ギャップ保持部材や、感光体のギャップ保持部材が当接する部分が劣化することを防止できる。しかし、単に段差を設けただけでは、長期間使用した場合にギャップ保持部材が帯電部材の段差からはずれてしまうことがある。また、帯電部材とギャップ保持部材を接着する方法もあるが、数十μmの微小なギャップを形成する際には接着剤の厚みムラも無視できない影響があるため、接着剤の使用は好ましくない。
【0007】
また、帯電ローラの端部に凹形状の溝を設けて、その溝にギャップ保持部材を取り付けることにより、ギャップ保持部材がはずれたりすることを防止できる。ただし、この形状ではギャップ保持部材の外側の領域でも、ギャップ保持部材の内側の画像領域と同等に帯電部材から像担持体への放電が発生しているため、放電の影響により像担持体が局所的に摩耗してしまうことがある。そして、この局所的な像坦持体の摩耗に起因して、帯電バイアスのリークが発生したり、クリーニング不良によるトナー固着が発生して帯電ギャップが広がり、異常放電による帯電ムラが発生しやすくなる等の課題があった。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、従来技術における課題を解決し、低コストで、尚且つ長寿命の帯電装置、およびそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、請求項1に係る発明では、像担持体を帯電するための帯電部材を有し、該帯電部材の両端部に段差を設け、その段差部に前記像担持体との間にギャップを形成するギャップ保持部材を取り付けた構成の帯電装置において、前記ギャップ保持部材を取り付ける段差を、第一の段差部と、該第一の段差部より外径の小さい第二の段差部とにより構成する。そして、第一の段差部は第二の段差部より帯電部材の端部に位置するようにし、第一の段差部における軸方向の幅は、第二の段差部における軸方向の幅よりも広くし、また、第一、第二の段差部に取り付けるギャップ保持部材としては、熱収縮性を有するチューブ形状の材料を使用し、該キャップ保持部材は、第一の段差部と第二の段差部の両方を被覆するようにする
請求項2に係る発明では、請求項1記載の帯電装置の構成に加えて、前記ギャップ保持部材の前記第一の段差部を被覆する部分で前記像担持体の表面に当接させる構成とする。
請求項3に係る発明では、請求項1または2記載の帯電装置の構成に加えて、前記ギャップ保持部材の前記第二の段差部を被覆する部分が、前記像担持体に当接しないように前記第二の段差部に入り込んで固定されている構成とする。
【0010】
請求項に係る発明では、請求項1〜3のいずれか一つに記載の帯電装置の構成に加えて、前記ギャップ保持部材により、帯電部材の端部側面まで被覆している構成とする。
また、請求項に係る発明では、請求項1〜4のいずれか一つに記載の帯電装置の構成に加えて、前記第一の段差部の端部の外径を、その第一の段差部の端部以外の部分の外径より小さくなるように構成する。
さらに請求項に係る発明では、請求項1〜のいずれか一つに記載の帯電装置の構成に加えて、前記帯電部材をイオン導電性材料を含有する樹脂材料により構成し、前記ギャップ保持部材をフッ素を含む絶縁性樹脂材料により構成する。
【0011】
請求項に係る発明では、像担持体を帯電した後、該像担持体に光を露光して潜像を形成し、該潜像を現像剤で現像して顕像化し、該顕像を転写材に転写し、定着して画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体を帯電する手段として請求項1〜のいずれか一つに記載の帯電装置を備えた構成とする。
また、請求項に係る発明では、請求項記載の画像形成装置の構成に加えて、前記像担持体に前記帯電装置の帯電部材に取り付けたギャップ保持部材を当接させることにより、画像形成領域における像担持体と帯電部材の間にギャップを形成し、その画像形成領域における像担持体と帯電部材のギャップは100μm以下とし、前記帯電装置に、帯電部材と像担持体間の放電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有する交互電圧を重畳した帯電バイアスを印加する。
さらに請求項に係る発明では、請求項または記載の画像形成装置の構成に加えて、少なくとも像坦持体と帯電装置が、画像形成装置本体に対して一体で着脱可能に構成されているユニット構成とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成、動作および作用を、図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態を示す画像形成装置の全体構成図であり、本発明をフルカラープリンタに適用した例を示している。装置本体1内には、4個の像担持体ユニットである感光体ユニット2A,2B,2C及び2Dを、装置本体1に対してそれぞれ着脱可能に装着している。装置本体1の略中央には、転写ベルト3を複数のローラ間に矢示A方向に回動可能に装着した転写ユニットを配置している。転写ベルト3の内側には4つの転写ブラシ57が4個の感光体5に対応してそれぞれ設けられている。その転写ベルト3の上側の面に、感光体ユニット2A,2B,2C,2Dにそれぞれ設けられている感光体5が接触するように配置している。そして、その感光体ユニット2A〜2Dに対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置10A〜10Dを配置している。現像装置10A〜10Dは、同一の構成であり使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式の現像装置である。そして、一例として現像装置10Aはマゼンタ色のトナーを使用し、現像装置10Bはシアン色のトナーを使用し、現像装置10Cはイエロー色のトナーを使用し、現像装置10Dはブラック色のトナーをそれぞれ使用する。そして、その各色の現像装置内には、トナーとキャリアからなる現像剤が収容されている。
【0013】
現像装置10A〜10Dは、感光体5に対向した現像ローラ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー補給部と補給装置、トナー濃度センサ等から構成される。現像ローラは、外側の回転自在のスリーブと、その内側に固定された磁石から構成されている。また、現像装置には、トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給部から補給装置によりトナーが補給される。
【0014】
トナーは結着樹脂、着色剤、電荷制御剤を主成分とし、必要に応じて、他の添加剤が加えられて構成されている。結着樹脂の具体例としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリエステル樹脂、等を用いることができる。トナーに使用される着色材(例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラック)としては、トナー用として公知のものが使用できる。着色材の量は結着樹脂100重量部に対して0.1から15重量部が適当である。
電荷制御剤の具体例としては、ニグロシン染料、含クロム錯体、第4級アンモニウム塩などが用いられ、これらはトナー粒子の極性により使い分けされる。荷電制御剤量は、結着樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部である。
【0015】
トナー粒子には流動性付与剤を添加しておくのが有利である。流動性付与剤としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の金属酸化物の微粒子及びそれら微粒子をシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、等によって表面処理したものや、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン等のポリマー微粒子、などが用いられる。これら流動性付与剤の粒径は0.01〜3μmの範囲のものが使用される。これら流動性付与剤の添加量は、トナー粒子100重量部に対して0.1〜7.0重量部の範囲が好ましい。
【0016】
本発明に係わる二成分現像剤用トナーを製造する方法としては、種々の公知の方法、またはそれらを組み合わせた方法により製造することができる。例えば、混練粉砕法では、結着樹脂とカーボンブラックなどの着色材及び必要とされる添加剤を乾式混合し、エクストルーダー又は二本ロール、三本ロール等にて加熱溶融混練し、冷却固化後、ジェットミルなどの粉砕機にて粉砕し、気流分級機により分級してトナーが得られる。また、懸濁重合法や非水分散重合法により、モノマーと着色材、添加剤から直接トナーを製造することも可能である。
【0017】
キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本発明において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は20〜60μm程度が適当である。
キャリア被覆層形成に使用される材料としては、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルエーテル、フッ素原子を置換してなるビニルケトンがある。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。
【0018】
また、感光体ユニット2A〜2Dの上方には書込みユニット6を、転写ベルト3の下方には両面ユニット7をそれぞれ配置している。このプリンタは、装置本体1の左方に、画像形成後の転写材(例えば転写紙)Pを反転させて排出したり、両面ユニットへ搬送したりする反転ユニット8を装着している。
書込みユニット6は、各色毎に用意されたレーザダイオード(LD)方式の4つの光源と、6面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される1組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたfθレンズ、長尺WTL等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体上に照射される。
【0019】
両面ユニット7は、対をなす搬送ガイド板45a,45bと、対をなす複数(この例では4組)の搬送ローラ46とからなり、転写紙の両面に画像を形成する両面画像形成モード時には、片面に画像が形成されて反転ユニット8の反転搬送路54に搬送されてスイッチバック搬送された転写紙Pを受入れて、それを給紙部に向けて搬送する。
【0020】
反転ユニット8は、それぞれ対をなす複数の搬送ローラと、対をなす複数の搬送ガイド板とからなり、上述したように両面画像形成する際の転写紙Pを表裏反転させて両面ユニット7へ搬出したり、画像形成後の転写紙Pをそのままの向きで機外に排出したり、表裏を反転させて機外に排出したりする働きをする。
また、給紙カセット11,12が設けられている給紙部には、転写紙Pを1枚ずつ分離して給紙する分離給紙部55,56が、それぞれ設けられている。
【0021】
転写ベルト3と反転ユニット8との間には、画像が転写された転写紙Pの画像を定着する定着装置9が設けられている。その定着装置9の転写紙搬送方向下流側には、反転排紙路20を分岐させて形成し、そこに搬送した転写紙Pを排紙ローラ対25により排紙トレイ26上に排出可能にしている。
【0022】
また、装置本体1の下部には、上下2段にサイズの異なる転写紙Pを収納可能な給紙カセット11と12を、それぞれ配設している。さらに、装置本体の右側面には、手差しトレイ13を矢示B方向に開閉可能に設け、その手差しトレイ13を開放することにより、そこから手差し給紙ができるようにしている。
【0023】
感光体ユニット2A〜2Dは、同一の構成をしたユニットであり、感光体ユニット2Aはマゼンタ色に対応する画像を形成し、感光体ユニット2Bはシアン色に対応する画像を形成し、感光体ユニット2Cはイエロー色に対応する画像を形成し、感光体ユニット2Dはブラック色に対応する画像を形成する。
【0024】
まず、この画像形成装置のフルカラー画像形成時の動作を説明する。この画像形成装置がフルカラーの画像データを受け取ると、各感光体ユニット2A〜2Dの感光体5が図1で時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体5の表面が図2に示す帯電ローラ14により一様に帯電される。そして、感光体ユニット2Aの感光体には、書込みユニット6によりマゼンタの画像に対応するレーザ光が、感光体ユニット2Bの感光体にはシアンの画像に対応するレーザ光が、感光体ユニット2Cの感光体にはイエローの画像に対応するレーザ光が、さらに感光体ユニット2Dの感光体にはブラックの画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は、感光体が回転することにより現像装置10A,10B,10C,10Dの位置に達すると、そこでマゼンタ、シアン、イエロー,ブラックの各トナーにより現像されて、4色のトナー像となる。
【0025】
一方、給紙カセット11(または12)から転写紙Pが分離給紙部55(または56)により給紙され、それが転写ベルト3の直前に設けられているレジストローラ対59により、各感光体上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。転写紙Pは、転写ベルト3の入口付近に配設している紙吸着ローラ58によりプラスの極性に帯電され、それにより転写ベルト3の表面に静電的に吸着される。そして、転写紙Pは、転写ベルト3に吸着した状態で搬送されながら、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック色の各トナー像が順次転写されていき、4色重ね合わせのフルカラーのトナー画像が形成される。
【0026】
その転写紙Pは、定着装置9で熱と圧力が加えられることによりトナー像が溶融定着され、その後は指定されたモードに応じた排紙系を通って、装置本体上部の排紙トレイ26に反転排紙されたり、定着装置9から直進して反転ユニット8内を通ってストレート排紙されたり、あるいは、両面画像形成モードが選択されているときには、前述した反転ユニット8内の反転搬送路54に送り込まれた後にスイッチバックされて両面ユニット7に搬送され、そこから再給紙されて感光体ユニット2A〜2Dが設けられている作像部で、裏面に画像が形成された後に排出される。以後、2枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
【0027】
次に、この画像形成装置の白黒画像形成時の動作を説明する。この画像形成装置が白黒の画像データを受け取ると、紙吸着ローラ58に対向して転写ベルト3を支持している従動ローラが下方に移動し、転写ベルト3がマゼンタ、シアン、イエローの感光体から離間する。そして、ブラックの感光体ユニット2Dの感光体が図1で時計回り方向に回転し、ブラック感光体の表面が帯電ローラにより一様に帯電される。そして、感光体ユニット2Dの感光体にはブラックの画像に対応するレーザ光が照射され、潜像が形成される。潜像は、現像装置10Dの位置に達すると、ブラックのトナーにより現像されてトナー像となる。この際、ブラック以外の3色の画像形成部は停止しており、不要な消耗を防止する。
【0028】
一方、給紙カセット11(または12)から転写紙Pが分離給紙部55(または56)により給紙され、それが転写ベルト3の直前に設けられているレジストローラ対59により、ブラック感光体上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。転写紙Pは、転写ベルト3の入口付近に配設している紙吸着ローラ58により帯電され、それにより転写ベルト3の表面に静電的に吸着される。そして、転写紙Pは、転写ベルト3に吸着した状態で搬送されるので、転写ベルト3がマゼンタ、シアン、イエローの感光体から離間していてもブラックの感光体まで搬送され、ブラックのトナー像が転写される。転写紙Pを安定して静電吸着搬送するために転写ベルト3は少なくとも表層が高抵抗の材料で構成されている必要がある。その転写紙Pは、フルカラー画像の場合と同様に定着装置9で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以後、2枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
【0029】
尚、上記の構成の画像形成装置において、転写ベルト3の材質としてはポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料をシームレスベルトに成型し使用することができる。これらの材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしても良い。
【0030】
各感光体ユニット2A〜2Dは、図2に示すように帯電装置を構成する帯電ローラ14と、静電潜像が形成される感光体5と、その感光体5の表面をクリーニングするクリーニング装置のブラシローラ15とクリーニングブレード47から構成されている。また、帯電ローラ14にはローラ表面をクリーニングするためのクリーニングブラシ(またはクリーニングローラ)49が当接している。
【0031】
クリーニング装置では、クリーニングブレード47により掻き落としたトナーを、ブラシローラ15でトナー搬送オーガ48側に移動させ、そのトナー搬送オーガを回転させることにより回収した廃トナーを、図1に示した廃トナー収納部18に搬送するように構成されている。この実施の形態では、感光体径は直径φ30mmであり、各感光体ユニット2A〜2Dの感光体5はそれぞれ矢示C方向に125mm/secで回転する。ブラシローラ15は感光体5の回転に同期して時計方向に回転する。
【0032】
尚、この感光体ユニット2A〜2Dには、それを装置本体1に対して着脱する際の基準として、位置決め主基準部51を設けると共に、手前側位置決め従基準部52と奥側位置決め従基準部53とをブラケット50にそれぞれ一体に設け、その感光体ユニット2A〜2Dを装置本体1に装着する際に、それらの基準部により、感光体ユニット2A〜2Dを所定の装着位置に確実に位置決めできるようにしている。
【0033】
図1,2に示す構成の画像形成装置では、感光体5と帯電装置(帯電ローラ14及びクリーニングブラシ49)を一つのユニット内に配置しているので、ユニット内で感光体5と帯電ローラ14の位置が決まる構成にし、ユニット全体を交換することで、ギャップの調整を行う必要はなくユーザでも交換が容易である。また、ここでは感光体5と帯電装置(帯電ローラ14及びクリーニングブラシ49)に加えてクリーニング装置(ブラシローラ15とクリーニングブレード47)が一体となったユニットで説明したが、クリーニング装置は別のユニット構成にしてもよいし、さらには現像装置を感光体や帯電装置と一体のユニットとすることもできる。
【0034】
感光体5は導電性支持体上に下引き層と、電荷発生材料を主成分とする電荷発生層と、電荷輸送材料を主成分とする電荷輸送層とが、積層形成されている。
また、感光体5には、表層として感光層の保護及び耐久性の向上を目的に保護層を形成しても良い。
導電性支持体は、体積抵抗10Ωcm以下の導電性を示すもの、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属管、あるいはニッケル等の金属をエンドレスベルト状に加工したもの、等が用いられる。
【0035】
下引き層は一般に樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層を溶剤を用いて塗布することを考慮すると、一般の有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂であることが望ましい。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール樹脂等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。また、下引き層には、モアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、等の金属酸化物の微粉末を加えてもよい。この下引き層は、適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。下引き層の膜厚は、0〜5μmが適当である。
【0036】
電荷発生層は、電荷発生材料を主成分とする層であり、代表的なものとしては、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、フタロシアニン系顔料。これらの電荷発生材料をポリカーボネート等のバインダー樹脂とともに、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン等の溶媒を用いて分散し、分散液を塗布することにより形成できる。塗布は、浸漬塗工法やスプレーコート等により行う。電荷発生層の膜厚は、通常は0.01〜5μmである。
【0037】
電荷輸送層は、電荷輸送材料及びバインダー樹脂をテトラヒドロフラン、トルエン、ジクロルエタン等の適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送材料のうち、低分子電荷輸送材料には、電子輸送材料と正孔輸送材料とがある。電子輸送材料としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイド等の電子受容性物質が挙げられる。正孔輸送材料としては、例えば、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリフェニルアミン誘導体、フェニルヒドラゾン類、α−フェニルスチルベン誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナジン誘導体、アクリジン誘導体、チオフェン誘導体等の電子供与性物質が挙げられる。電荷輸送材料と共に電荷輸送層に使用されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂が挙げられる。電荷輸送層の厚さは、5〜30μmの範囲で所望の感光体特性に応じて適宜選択すればよい。
【0038】
図3は図1,2に示す構成の画像形成装置に用いられる帯電ローラの構成例を示す概略要部断面図であり、帯電ローラ14の一端側の断面を示している。帯電ローラ14は導電性支持体である芯金101と、その芯金上に形成される帯電部材としての樹脂層102と、ギャップ保持部材103から構成される。
芯金101はステンレス等の金属が用いられる。芯金101が細すぎると切削時や感光体に加圧されたときのたわみの影響が無視できなくなり、必要なギャップ精度が得られにくい。また、芯金101が太すぎる場合には帯電ローラ14が大型化したり、質量が重くなったりする問題があるため、芯金101の直径としては6〜10mm程度が望ましい。
【0039】
帯電ローラ14の樹脂層(帯電部材)102は10〜10Ωcmの体積抵抗を持つ材料が好ましい。抵抗が低すぎると感光体にピンホール等の欠陥があった場合に帯電バイアスのリークが発生しやすく、抵抗が高すぎると放電が十分に発生せず均一な帯電電位を得ることができない。
この樹脂層(帯電部材)102は、基材となる樹脂に導電性材料を配合することで所望の体積抵抗を得ることができる。基材樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン,ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体)、ポリカーボネート、等の樹脂を用いることができる。これらの基材樹脂は、成形性が良いので容易に成形加工することができる。
【0040】
導電性材料としては四級アンモニウム塩基を有する高分子化合物のようなイオン導電性材料が好ましい。四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンの例としては、四級アンモニウム塩基を有するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソプレン、エチレンーエチルアクリレート共重合、エチレンーメチルアクリレート共重合、エチレンー酢酸サンビニル共重合、エチレンープロピレン共重合、エチレンーヘキセン共重合等のポリオレフィンである。本実施の形態においては、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィンについて例示したが、本発明の目的に反しない限り、四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィン以外の高分子化合物であってもかまわない。
【0041】
前記のイオン導電性材料は、二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることにより、前記の基材樹脂に均一に配合される。配合された材料を芯金に射出成形、あるいは押出成形にすることにより、容易にローラ形状に成型することができる。イオン導電性材料と基材樹脂の配合量は基材樹脂100重量部に対して30〜80重量部が望ましい。帯電ローラ14の樹脂層102の厚さとしては1〜3mmが望ましい。樹脂層102が薄すぎると成型が困難である上に強度の面でも問題がある。樹脂層102が厚すぎると帯電ローラ14が大型化するうえに樹脂層102の実際の抵抗が大きくなるため帯電効率が低下する。また、樹脂層102にはコーティング等により、トナー等が付着しにくい保護層を数十μmの厚さで形成することもできる。
【0042】
樹脂層102を切削して外径を整える際に、樹脂層102の端部102a側にギャップ保持部材103を取り付けるための段差102bを形成しておく。ギャップ保持部材103としてはPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)やFEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)等のフッ素系樹脂材料の熱収縮チューブを用いることができる。これらの樹脂は離型性に優れるので、トナー固着が発生しにくい。さらに、絶縁性のフッ素系樹脂を使用することで、ギャップ保持部材の位置で放電が発生することがないので、感光体表面に放電生成物が蓄積することで感光体の摩擦係数が上昇し、クリーニングブレードの巻き込みが発生することも防止できる。これらのフッ素系樹脂材料は離型性に優れるので樹脂に接着するのは困難であるが、熱収縮させて取り付けることで、接着剤を用いなくてもローラに固定することができる。
【0043】
ギャップ保持部材103を感光体5の画像領域外に付き当てることで、帯電ローラ14の樹脂層102と感光体5との間にギャップを形成する。帯電ローラ14は芯金101の端部に取り付けられたギヤ(図示せず)が感光体フランジに形成されたギヤ(図示せず)とかみ合っており、感光体駆動モータにより感光体5が回転すると帯電ローラ14も感光体5とほぼ等速で回転する。帯電ローラ14の両端部にはギャップ保持部材103が設けられており、樹脂層102と感光体5が接触することがないので、帯電ローラ14として硬い樹脂材料と有機感光体を使用した場合でも感光体5に傷が付いたりすることはない。また、ギャップが広がりすぎると異常放電が発生し均一に帯電できなくなるため、最大ギャップは100μm以下に抑える必要がある。そのため、感光体5、帯電ローラ14とも高精度が必要であり、真直度を20μm以下にする必要がある。
【0044】
図3に示す構成の帯電ローラ14では、ギャップ保持部材103により帯電ローラ14と感光体5との間にギャップを設けているので、帯電ローラ14の回転に伴う負荷はギャップ保持部材103に集中するため、ギャップ保持部材103には高い耐久性が要求される。ギャップ保持部材103として熱収縮チューブを使用する場合、熱収縮チューブの厚さを厚くすることで耐久性は確保することができる。
【0045】
しかしながら、一般的な熱収縮チューブでは厚さの±10%程度の肉厚偏差があるため、厚さが厚くなると熱収縮チューブに起因するギャップ変動が大きくなってしまうので、ギャップ精度の点からは熱収縮チューブの厚さは薄いほど好ましい。薄手の熱収縮チューブを使用する場合に取り付ける段差部が図3の構成例のように直線状であると、長期間使用して熱収縮チューブがわずかに伸びてしまった場合に、熱収縮チューブの端部が内側の段差に乗り上げてしまうことでギャップが広がり異常放電が発生したり、熱収縮チューブが段差から外側にはずれてしまうことがあった。
【0046】
そこで本発明では、上記の問題を解決するための手段として、図4に示す帯電ローラの構成例のように、帯電ローラ14の帯電部材102の両端部に2段の段差部を設ける。すなわち、本発明では、帯電ローラ14の帯電部材(樹脂層)102に設ける段差部102bの形状を、図4に示すように端部側が浅く中央側が深い2段構成にする。より具体的には、帯電部材102の端部102a側に第一の段差部102b−1を設けるとともに、その第一の段差部102b−1の中央部よりの端部に、第一の段差部102b−1より外径の小さい溝状の第二の段差部102b−2を設け、熱収縮性のギャップ保持部材103を第一の段差部102b−1から第二の段差部102b−2にかけて取り付ける。このようにすることで、外径の小さい第二の段差部102b−2側の熱収縮チューブには大きな力がかかることはないので、長期間使用した場合でも端部が伸びて内側の段差に乗り上げたり、外側にはずれてしまうような不具合が発生しにくい。また、第一の段差部102b−1で熱収縮チューブがわずかに伸びたとしても、帯電ローラ14を感光体5に対してスプリング等で加圧する構成としておけばギャップに対する影響はほとんどない。
【0047】
次に図5は本発明に係る帯電ローラの別の構成例を示している。この構成例では、帯電部材102の段差部102bの形状は図4と同様であるが、図5に示すように、熱収縮チューブからなるギャップ保持部材103を帯電部材102の端部側面まで被覆するように取り付けている。このようにすることで、より熱収縮チューブが内側の段差に乗り上げにくくなる。さらに、絶縁性の熱収縮チューブで帯電部材102の端部側面まで被覆することで画像領域外で発生する不必要な放電を防止することができ、この位置で感光体が摩耗してしまうことに起因して、帯電バイアスのリークが発生したり、クリーニング不良によりギャップが広がりすぎ異常放電が発生したりすることを防止することができる。
【0048】
また、図6は本発明に係る帯電ローラのさらに別の構成例を示している。図5のように帯電ローラ14の第一の段差部102b−1の端部が尖っていると、この部分で熱収縮チューブが破損する場合があるが、図6に示すように第一の段差部102b−1の端部の角102cを削る等の処理をして、第一の段差部102b−1の端部の外径をそれ以外の部分よりも小さくしておくことにより、この部分で熱収縮チューブが破損することが防止され、熱収縮チューブの耐久性が一層向上する。
【0049】
帯電ローラ14を図4〜6のいずれかの構成とし、帯電ローラ14と感光体5の間にギャップを形成した場合、感光体5と帯電ローラ14の回転に伴いギャップは一定範囲の中で常に変動する。このような状況下で感光体5を均一に帯電するには、帯電ローラ14に印加する帯電バイアスとして、直流(DC)電圧に加え、帯電部材と感光体間の放電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有する交互(AC)電圧を重畳することが有効である。この場合、印加するAC電圧の周波数が低いとAC電圧の周波数に対応したストライプ状の帯電ムラが画像上でも目立ってしまうため、感光体線速[mm/s]の7倍以上の周波数[Hz]に設定することが望ましい。
【0050】
帯電ローラ14をクリーニングする部材として、図2に示すように帯電ローラ14の上方にクリーニングブラシ49が配置されている。このクリーニングブラシ49は直径6mmのローラ状の芯金に毛足0.5mmの導電性繊維を静電植毛してある。クリーニングブラシ49は自重のみで帯電ローラ14に回動自由に当接しており、帯電ローラ14の回転に伴い連れまわり方向に回転しながら、帯電ローラ表面を清掃する。この場合、スプリング等の加圧手段を使用せずに自重のみで当接しているので、芯金の径が細くてもたわみは問題とならない。ここで、クリーニングブラシ49の長さを、ギャップ保持部材103を構成する熱収縮チューブに被覆された部分を含む帯電ローラ14の長さより長くすることで、熱収縮チューブの表面も同時にクリーニングすることができる。画像形成領域と熱収縮チューブの被覆部では帯電ローラ14の外径に差はあるが、わずかに数十μm程度、最大でも100μm以下であり、クリーニングブラシ49の毛足に比べ十分小さいので、画像形成領域のクリーニング性が低下するようなことはない。
【0051】
【実施例】
次に本発明の具体的な実施例と比較例について説明する。
【0052】
(実施例)
本実施例では、以下のようにして帯電ローラ14を作製した。まず、ステンレスからなる直径8mmの芯金101に、帯電部材(樹脂層)102として、ABS樹脂100重量部にイオン導電剤60重量部を配合して得た樹脂組成物(体積抵抗率10Ωcm)を射出成形により成形した後、表面を切削加工し直径12mmとした。ここで、図5または図6に示すように、樹脂層102の両端に幅8mmの2段構成の段差部102bを形成した。この段差部は第一の段差部102b−1と第二の段差部102b−2からなり、段差部の深さは、端部から中央部に向けて幅約6.5mmの第一の段差部102b−1の部分を深さ50μmとし、第一の段差部の中央側端部からさらに中央部に向けて幅1.5mmの部分は第二の段差部102b−2として深さ150μmとし、この第一、第二の段差部に、ギャップ保持部材103として、厚さ100μmの熱収縮チューブ(ここではPFAチューブ)を長さ10mmに切って取り付けた。このチューブの収縮は120℃の雰囲気中で20分間加熱して行なった。本実施例では、段差部よりも熱収縮チューブの長さが長いため、図5または図6のように収縮後のチューブは帯電部材102の側面102aまで被覆していた。
【0053】
この帯電ローラ14を、図1に示すような構成のリコー製カラープリンタ(イプシオカラー8000)の感光体ユニットにセットし、感光体線速125mm/sで通紙試験を行った。帯電バイアスはDC成分を−700V、AC成分をピーク間電圧2.2kV、周波数900Hzの正弦波とした。
上記の条件で5万枚の通紙試験を行ったところ、試験を通して画像は良好であり、5万枚後の熱収縮チューブの状態は中央部でわずかに膨らみが見られたが、両端部はしっかりとしており異常画像の発生もなかった。
【0054】
(比較例)
次に比較例として、図3に示すように熱収縮チューブ103を取り付ける樹脂層102の段差部102bの全体を深さ50μmとし、取り付ける熱収縮チューブの長さを8mmとした以外は上記実施例と同様の帯電ローラを作製した。
実施例と同等の条件で5万枚の通紙試験を行ったところ、初期画像は良好であったが、4万枚を過ぎた辺りから画像の一部に細かい点状の汚れが発生するようになった。そこで感光体ユニットを確認したところ、上記の不具合は熱収縮チューブが伸びたためであり、熱収縮チューブが段差部からはみ出して帯電ローラ内側の段差に乗り上げてしまい、ギャップが広くなりすぎたために異常放電が発生したためであった。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1〜3に記載の帯電装置では、ギャップ保持部材を取り付ける段差を、第一の段差部と、該第一の段差部より外径の小さい第二の段差部とにより構成し、第一の段差部は第二の段差部より帯電部材の端部に位置するようにし、第一の段差部における軸方向の幅は、第二の段差部における軸方向の幅よりも広くし、さらに熱収縮性のギャップ保持部材を使用し、該キャップ保持部材は、第一の段差部と第二の段差部の両方を被覆するようにしており、さらに、前記ギャップ保持部材の前記第一の段差部を被覆する部分で前記像担持体の表面に当接させる構成としており、さらに、前記ギャップ保持部材の前記第二の段差部を被覆する部分が、前記像担持体に当接しないように前記第二の段差部に入り込んで固定されている構成としたことにより、外径の小さい第二の段差部にもギャップ保持部材が入り込んで固定されるので、接着剤を使用せずに長期間使用した場合でも、ギャップ保持部材が段差部からはずれるのを防止することができ、低コストで、尚且つ長寿命の帯電装置を実現することができる。
また、請求項記載の帯電装置では、請求項1〜3のいずれかの構成および効果に加え、ギャップ保持部材で帯電部材の端部側面まで被覆するので、画像形成領域外での不要な放電を防止し、画像形成領域外での感光体の摩耗やトナー固着の発生を防止することができる。また、側面まで被覆することでギャップ保持部材が帯電部材内側の帯電領域側にずれてしまうことを防止することができる。
【0056】
請求項記載の帯電装置では、請求項1〜4のいずれかの構成および効果に加え、ギャップ保持部材の取り付け部分の端部形状を、その他の部分よりも外径が小さくなるように処理することで、端部に力が集中してギャップ保持部材が破損するのを防止することができ、ギャップ保持部材の耐久性を、より向上することができる。
請求項記載の帯電装置では、請求項1〜5のいずれかの構成および効果に加え、帯電部材を樹脂材料で構成することにより、加工が容易で精度を出しやすい。また、帯電部材の樹脂材料に含有されるイオン導電性材料は電子伝導性の材料よりギャップがある場合に異常放電が発生しにくい。さらに、ギャップ保持部材を構成するフッ素系樹脂は離型性に優れているので、ギャップ保持部材にトナー等が固着しにくい。また、絶縁性のフッ素樹脂とすることで、ギャップ保持部分で放電が発生しないので、この位置で像担持体に付着する放電生成物の量を低減でき、像担持体の摩擦係数の増加によるクリーニングブレードの巻き込み等が発生しにくい。
【0057】
請求項7,8記載の画像形成装置では、請求項1〜6のいずれか一つに記載の帯電装置を備え、像坦持体と帯電部材との間にギャップを形成することで、帯電部材がトナー等で汚れにくくなる。また、ギャップの最大値を100μm以下にすることで異常放電が発生しにくく、均一な帯電が得られる。さらに、帯電バイアスに像担持体と帯電部材の放電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有する交互電圧を重畳することで、ギャップが変動した場合の帯電電位の均一性や、環境変動に対する安定性が向上する。
また、請求項記載の画像形成装置では、請求項7または8の構成および効果に加え、像坦持体と帯電装置が画像形成装置本体から一体で着脱可能なユニット構成とすることで、高精度のギャップを必要とする場合でも調整が不要であり、ユーザーでも容易に交換することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す画像形成装置の全体構成図である。
【図2】図1に示す画像形成装置の感光体ユニットの構成例を示す概略断面図である。
【図3】帯電ローラの従来の構成例を示す概略要部断面図である。
【図4】本発明に係る帯電ローラの構成例を示す概略要部断面図である。
【図5】本発明に係る帯電ローラの別の構成例を示す概略要部断面図である。
【図6】本発明に係る帯電ローラのさらに別の構成例を示す概略要部断面図である。
【符号の説明】
1:画像形成装置本体
2A〜2D:感光体ユニット
3:転写ベルト
5:感光体(像担持体)
6:書込みユニット
9:定着装置
10A〜10D:現像装置
14:帯電ローラ(帯電装置)
15:ブラシローラ
47:クリーニングブレード
49:クリーニングローラ
101:芯金
102:樹脂層(帯電部材)
102a:帯電部材端部
102b:段差部
102b−1:第一の段差部
102b−2:第二の段差部
103:ギャップ保持部材
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging device and an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a plotter, a facsimile, and a printing apparatus using the charging device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a charging means used in an electrophotographic image forming apparatus, a charger-type charging device such as Scorotron has been mainstream, but there is a problem that a large amount of discharge products such as ozone are generated. Contact charging devices such as rollers and brushes have been widely used. In such a contact charging device, the occurrence of uneven charging due to dirt such as toner is a major factor that determines the life of the charging device.
[0003]
In order to reduce the contamination of the charging roller, a method has been proposed in which a film is attached to the end of the charging roller to form a minute gap between the photosensitive member and the charging roller (see Patent Document 1). In addition, as a gap holding method other than a film, a method has been proposed in which a step or groove is provided at the end of the charging roller and a spacer member is attached (see Patent Document 2).
In addition, an elastic member such as rubber or sponge is generally used as the material of the charging roller, but a charging member using a resin is also known (see Patent Document 3).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-194868 A
[Patent Document 2]
JP 2002-55508 A
[Patent Document 3]
JP 2001-337515 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When the charging member constituting the charging roller is rubber, there is a problem that it is difficult to process with high accuracy by cutting, and the gap is likely to fluctuate depending on the environment due to large thermal expansion. On the other hand, the charging member made of resin is easy to process with high hardness and easy to cut, but because of its high hardness, when a film-like member is used as a gap holding member, There was a problem such as wear of the shaped member. When an organic photoreceptor is used as the photoreceptor, the photoreceptor may be damaged at the contact portion of the gap holding member.
[0006]
Therefore, like the charging member described in Patent Document 2, a step is provided at the end of the charging member that constitutes the charging roller, and the gap holding member is formed of an elastic body. It can prevent that the part which a holding member contact | abuts deteriorates. However, simply providing a step may cause the gap holding member to deviate from the step of the charging member when used for a long period of time. Although there is a method of bonding the charging member and the gap holding member, the use of the adhesive is not preferable because the thickness unevenness of the adhesive has a non-negligible influence when forming a minute gap of several tens of μm.
[0007]
Further, by providing a concave groove at the end of the charging roller and attaching the gap holding member to the groove, the gap holding member can be prevented from coming off. However, in this shape, the discharge from the charging member to the image carrier is generated in the area outside the gap holding member as well as the image area inside the gap holding member. May wear out. Due to this local wear of the image carrier, leakage of charging bias occurs, toner fixation due to poor cleaning occurs, the charging gap widens, and uneven charging due to abnormal discharge is likely to occur. There were problems such as.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to solve the problems in the prior art and provide a low-cost and long-life charging device and an image forming apparatus using the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  As a means for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 has a charging member for charging the image carrier, provided with a step at both ends of the charging member, and the image carrier at the step. In a charging device having a gap holding member that forms a gap with a body, a step to which the gap holding member is attached includes a first step portion and a second step having a smaller outer diameter than the first step portion. It is comprised by the level | step difference part. Then, the first step portion is positioned at the end of the charging member from the second step portion,The axial width of the first step portion is wider than the axial width of the second step portion,In addition, as a gap holding member attached to the first and second stepped portions, a tube-shaped material having heat shrinkability is used.The cap holding member covers both the first step portion and the second step portion..
  According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the charging device according to the first aspect, the portion of the gap holding member that covers the first stepped portion is brought into contact with the surface of the image carrier. .
  According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the charging device according to the first or second aspect, a portion that covers the second step portion of the gap holding member does not contact the image carrier. The second stepped portion is inserted and fixed.
[0010]
  Claim4In the invention according to claimAny one of 1-3In addition to the configuration of the charging device described above, the gap holding member covers the end surface of the charging member.
  Claims5In the invention according to claimAny one of 1-4In addition to the configuration of the charging device described above, the outer diameter of the end portion of the first step portion is configured to be smaller than the outer diameter of the portion other than the end portion of the first step portion.
  Further claims6In the invention according to claim 1,5In addition to the structure of the charging device according to any one of the above, the charging member is made of a resin material containing an ion conductive material, and the gap holding member is made of an insulating resin material containing fluorine.
[0011]
  Claim7In this invention, after charging the image carrier, the image carrier is exposed to light to form a latent image, the latent image is developed with a developer to be visualized, and the visible image is used as a transfer material. In an image forming apparatus for transferring and fixing to form an image, the image carrier is charged as means for charging.6It is set as the structure provided with the charging device as described in any one of these.
  Claims8In the invention according to claim7In addition to the configuration of the image forming apparatus described above, the gap holding member attached to the charging member of the charging device is brought into contact with the image carrier, whereby a gap is formed between the image carrier and the charging member in the image forming region. The gap between the image carrier and the charging member in the image forming region is 100 μm or less, and an alternating voltage having a peak-to-peak voltage that is at least twice the discharge start voltage between the charging member and the image carrier is applied to the charging device. Apply superimposed charging bias.
  Further claims9In the invention according to claim7Or8In addition to the configuration of the image forming apparatus described above, a unit configuration in which at least the image carrier and the charging device are configured to be detachable integrally with the image forming apparatus main body is adopted.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the configuration, operation, and action of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an image forming apparatus showing an embodiment of the present invention, and shows an example in which the present invention is applied to a full-color printer. In the apparatus main body 1, photoconductor units 2A, 2B, 2C and 2D, which are four image carrier units, are detachably attached to the apparatus main body 1, respectively. A transfer unit in which the transfer belt 3 is rotatably mounted in a direction indicated by an arrow A between a plurality of rollers is disposed at a substantially center of the apparatus main body 1. Four transfer brushes 57 are provided on the inner side of the transfer belt 3 corresponding to the four photoconductors 5, respectively. The photoconductor 5 provided in each of the photoconductor units 2A, 2B, 2C, and 2D is arranged so as to contact the upper surface of the transfer belt 3. In correspondence with the photoreceptor units 2A to 2D, developing devices 10A to 10D having different toner colors are arranged. The developing devices 10A to 10D are two-component developing type developing devices that have the same configuration and differ only in the color of the toner used. As an example, the developing device 10A uses magenta toner, the developing device 10B uses cyan toner, the developing device 10C uses yellow toner, and the developing device 10D uses black toner. use. Each color developing device contains a developer composed of toner and carrier.
[0013]
The developing devices 10A to 10D include a developing roller facing the photosensitive member 5, a screw for conveying and stirring the developer, a toner replenishing unit and a replenishing device, a toner density sensor, and the like. The developing roller is composed of an outer rotatable sleeve and a magnet fixed on the inner side. The developing device is replenished with toner from a toner replenishing unit by a replenishing device in accordance with the output of the toner density sensor.
[0014]
The toner includes a binder resin, a colorant, and a charge control agent as main components, and other additives are added as necessary. Specific examples of the binder resin include polystyrene, styrene-acrylic acid ester copolymer, polyester resin, and the like. As the colorant (for example, yellow, magenta, cyan and black) used for the toner, those known for toner can be used. The amount of the coloring material is suitably 0.1 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
Specific examples of the charge control agent include nigrosine dyes, chromium-containing complexes, quaternary ammonium salts, and the like, which are properly used depending on the polarity of the toner particles. The amount of the charge control agent is 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
[0015]
It is advantageous to add a fluidity imparting agent to the toner particles. Examples of the fluidity-imparting agent include fine particles of metal oxides such as silica, titania and alumina, and those obtained by surface treatment with silane coupling agents, titanate coupling agents, etc., polystyrene, polymethyl methacrylate, polyfluoride. Polymer fine particles such as vinylidene are used. These fluidity imparting agents have a particle size in the range of 0.01 to 3 μm. The addition amount of these fluidity-imparting agents is preferably in the range of 0.1 to 7.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of toner particles.
[0016]
As a method for producing the toner for two-component developer according to the present invention, it can be produced by various known methods or a combination thereof. For example, in the kneading and pulverization method, a binder resin, a colorant such as carbon black, and the necessary additives are dry-mixed, heated and melt-kneaded with an extruder or two-roll, three-roll, etc., and after cooling and solidification Then, the toner is pulverized by a pulverizer such as a jet mill and classified by an airflow classifier. In addition, a toner can be directly produced from a monomer, a colorant, and an additive by suspension polymerization or non-aqueous dispersion polymerization.
[0017]
The carrier is generally composed of the core material itself, or a carrier provided with a coating layer on the core material. The core material of the resin-coated carrier that can be used in the present invention is ferrite or magnetite. An appropriate particle size of the core material is about 20 to 60 μm.
Examples of the material used for forming the carrier coating layer include vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, vinyl ether substituted with a fluorine atom, and vinyl ketone substituted with a fluorine atom. As a method for forming the coating layer, a resin may be applied to the surface of the carrier core material particles by a spraying method, a dipping method, or the like, as in the conventional case.
[0018]
A writing unit 6 is disposed above the photoreceptor units 2 </ b> A to 2 </ b> D, and a duplex unit 7 is disposed below the transfer belt 3. In this printer, a reversing unit 8 is mounted on the left side of the apparatus main body 1 for reversing and discharging a transfer material (for example, transfer paper) P after image formation or transporting it to a duplex unit.
The writing unit 6 is arranged in four laser diode (LD) type light sources prepared for each color, a set of polygon scanners composed of a six-sided polygon mirror and a polygon motor, and an optical path of each light source. It is composed of a lens such as an fθ lens, a long WTL, or a mirror. Laser light emitted from the laser diode is deflected and scanned by a polygon scanner and irradiated onto the photosensitive member.
[0019]
The duplex unit 7 includes a pair of conveyance guide plates 45a and 45b and a pair of (four sets in this example) conveyance rollers 46. In the duplex image formation mode in which images are formed on both sides of a transfer sheet, The transfer paper P on which an image is formed on one side, conveyed to the reversing conveyance path 54 of the reversing unit 8 and switched back is received, and conveyed to the paper feeding unit.
[0020]
The reversing unit 8 includes a plurality of paired transport rollers and a plurality of paired transport guide plates. As described above, the reversing unit 8 reverses the transfer paper P when double-sided image formation is carried out to the double-sided unit 7. The transfer paper P after image formation is discharged out of the machine in the same orientation, or the paper is reversed outside and turned out of the machine.
In addition, the paper feed units provided with the paper feed cassettes 11 and 12 are provided with separate paper feed units 55 and 56 for separating and feeding the transfer paper P one by one.
[0021]
A fixing device 9 is provided between the transfer belt 3 and the reversing unit 8 to fix the image on the transfer paper P onto which the image has been transferred. A reverse paper discharge path 20 is branched and formed on the downstream side of the fixing device 9 in the transfer paper conveyance direction, and the transfer paper P conveyed there can be discharged onto a paper discharge tray 26 by a pair of paper discharge rollers 25. Yes.
[0022]
Further, in the lower part of the apparatus main body 1, paper feed cassettes 11 and 12 that can store transfer papers P having different sizes are arranged in two upper and lower stages. Further, a manual feed tray 13 is provided on the right side surface of the apparatus main body so as to be openable and closable in the direction indicated by the arrow B, and the manual feed tray 13 is opened so that manual feeding can be performed therefrom.
[0023]
The photoconductor units 2A to 2D are units having the same configuration. The photoconductor unit 2A forms an image corresponding to magenta, and the photoconductor unit 2B forms an image corresponding to cyan. 2C forms an image corresponding to the yellow color, and the photoreceptor unit 2D forms an image corresponding to the black color.
[0024]
First, the operation of the image forming apparatus during full color image formation will be described. When the image forming apparatus receives full-color image data, the photoreceptors 5 of the photoreceptor units 2A to 2D rotate in the clockwise direction in FIG. Then, the surface of each photoconductor 5 is uniformly charged by the charging roller 14 shown in FIG. Laser light corresponding to a magenta image is written to the photosensitive member of the photosensitive unit 2A by the writing unit 6, and laser light corresponding to a cyan image is applied to the photosensitive member of the photosensitive unit 2B. The photosensitive member is irradiated with laser light corresponding to a yellow image, and the photosensitive member of the photosensitive member unit 2D is irradiated with laser light corresponding to a black image, thereby forming a latent image corresponding to image data of each color. The When the latent images reach the positions of the developing devices 10A, 10B, 10C, and 10D by the rotation of the photosensitive member, the latent images are developed with magenta, cyan, yellow, and black toners to form four-color toner images. .
[0025]
On the other hand, the transfer paper P is fed from the paper feed cassette 11 (or 12) by the separation paper feeding section 55 (or 56), and each photoconductor is fed by a registration roller pair 59 provided immediately before the transfer belt 3. The toner image is conveyed at the same timing as the toner image formed above. The transfer paper P is charged to a positive polarity by a paper suction roller 58 disposed in the vicinity of the entrance of the transfer belt 3, and thereby electrostatically attracted to the surface of the transfer belt 3. Then, while the transfer paper P is conveyed while adsorbed to the transfer belt 3, magenta, cyan, yellow, and black toner images are sequentially transferred to form a four-color superimposed full-color toner image. The
[0026]
The transfer paper P is melted and fixed by applying heat and pressure by the fixing device 9, and then passes through a paper discharge system corresponding to a designated mode to a paper discharge tray 26 at the top of the main body of the apparatus. When the paper is reversed, discharged straight from the fixing device 9 and straightly discharged through the reversing unit 8, or when the double-sided image forming mode is selected, the reversing conveyance path 54 in the reversing unit 8 described above. Is fed back to the duplex unit 7 and is transported to the duplex unit 7 to be fed again and discharged after an image is formed on the back surface in the image forming unit provided with the photoreceptor units 2A to 2D. . Thereafter, when two or more image formations are instructed, the above-described image forming process is repeated.
[0027]
Next, the operation of the image forming apparatus when forming a monochrome image will be described. When the image forming apparatus receives black and white image data, the driven roller supporting the transfer belt 3 is moved downward so as to face the paper suction roller 58, and the transfer belt 3 is moved from the magenta, cyan, and yellow photoconductors. Separate. Then, the photoconductor of the black photoconductor unit 2D rotates in the clockwise direction in FIG. 1, and the surface of the black photoconductor is uniformly charged by the charging roller. The photosensitive member of the photosensitive unit 2D is irradiated with laser light corresponding to a black image to form a latent image. When the latent image reaches the position of the developing device 10D, the latent image is developed with black toner to become a toner image. At this time, the image forming units for the three colors other than black are stopped, and unnecessary wear is prevented.
[0028]
On the other hand, the transfer paper P is fed from the paper feed cassette 11 (or 12) by the separation paper feeding section 55 (or 56), and the black photosensitive member is fed by the registration roller pair 59 provided immediately before the transfer belt 3. The toner image is conveyed at the same timing as the toner image formed above. The transfer paper P is charged by a paper suction roller 58 disposed near the entrance of the transfer belt 3, and thereby electrostatically attracted to the surface of the transfer belt 3. Since the transfer paper P is conveyed while adsorbed to the transfer belt 3, even if the transfer belt 3 is separated from the magenta, cyan, and yellow photoconductors, the transfer paper P is conveyed to the black photoconductor and the black toner image. Is transcribed. In order to stably transfer and transfer the transfer paper P, the transfer belt 3 needs to be made of a material having at least a surface layer having a high resistance. The transfer paper P is fixed by the fixing device 9 as in the case of a full-color image, and processed through a paper discharge system corresponding to the designated mode. Thereafter, when two or more image formations are instructed, the above-described image forming process is repeated.
[0029]
In the image forming apparatus having the above configuration, as the material of the transfer belt 3, a resin material such as polyvinylidene fluoride, polyimide, polycarbonate, polyethylene terephthalate, etc. can be molded into a seamless belt and used. These materials can be used as they are, or the resistance can be adjusted with a conductive material such as carbon black. Further, using these resins as a base layer, a surface layer may be formed by a method such as spraying or dipping to form a laminated structure.
[0030]
As shown in FIG. 2, each of the photoreceptor units 2 </ b> A to 2 </ b> D includes a charging roller 14 that forms a charging device, a photoreceptor 5 on which an electrostatic latent image is formed, and a cleaning device that cleans the surface of the photoreceptor 5. The brush roller 15 and the cleaning blade 47 are included. The charging roller 14 is in contact with a cleaning brush (or cleaning roller) 49 for cleaning the roller surface.
[0031]
In the cleaning device, the toner scraped off by the cleaning blade 47 is moved to the toner transport auger 48 side by the brush roller 15, and the waste toner collected by rotating the toner transport auger is stored in the waste toner storage shown in FIG. It is configured to be conveyed to the unit 18. In this embodiment, the diameter of the photoconductor is 30 mm, and the photoconductor 5 of each of the photoconductor units 2A to 2D rotates at 125 mm / sec in the arrow C direction. The brush roller 15 rotates in the clockwise direction in synchronization with the rotation of the photosensitive member 5.
[0032]
The photoreceptor units 2A to 2D are provided with a positioning main reference portion 51 as a reference for attaching and detaching the photoconductor units 2A to 2D, and the near side positioning reference portion 52 and the back side positioning reference portion. 53 are integrally provided on the bracket 50, and when the photoconductor units 2A to 2D are mounted on the apparatus main body 1, the photoconductor units 2A to 2D can be reliably positioned at predetermined mounting positions by the reference portions. I am doing so.
[0033]
In the image forming apparatus having the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the photosensitive member 5 and the charging device (the charging roller 14 and the cleaning brush 49) are arranged in one unit. Therefore, the photosensitive member 5 and the charging roller 14 are included in the unit. Since the position is determined and the entire unit is replaced, it is not necessary to adjust the gap, and the user can easily replace it. Further, here, the unit in which the cleaning device (the brush roller 15 and the cleaning blade 47) is integrated in addition to the photosensitive member 5 and the charging device (the charging roller 14 and the cleaning brush 49) has been described, but the cleaning device is a separate unit. The developing device may be a unit integrated with the photosensitive member or the charging device.
[0034]
The photoreceptor 5 is formed by laminating an undercoat layer, a charge generation layer mainly composed of a charge generation material, and a charge transport layer mainly composed of a charge transport material on a conductive support.
Further, a protective layer may be formed on the photoreceptor 5 for the purpose of protecting the photosensitive layer and improving durability as a surface layer.
The conductive support has a volume resistance of 104Those having conductivity of Ωcm or less, for example, a metal tube such as aluminum or stainless steel, or a metal such as nickel processed into an endless belt shape, or the like is used.
[0035]
In general, the undercoat layer is mainly composed of a resin. However, considering that the photosensitive layer is applied using a solvent, the resin is a resin having high resistance to general organic solvents. Is desirable. Examples of such resins include water-soluble resins such as polyvinyl alcohol resins, alcohol-soluble resins such as copolymer nylon, polyurethane resins, alkyd-melamine resins, epoxy resins, and other curable resins that form a three-dimensional network structure. Can be mentioned. Further, a fine powder of metal oxide such as titanium oxide, silica, alumina or the like may be added to the undercoat layer in order to prevent moire and reduce residual potential. This undercoat layer can be formed using an appropriate solvent and coating method. The thickness of the undercoat layer is suitably from 0 to 5 μm.
[0036]
The charge generation layer is a layer mainly composed of a charge generation material, and representative examples include a monoazo pigment, a disazo pigment, a trisazo pigment, and a phthalocyanine pigment. These charge generation materials can be formed by dispersing together with a binder resin such as polycarbonate using a solvent such as tetrahydrofuran or cyclohexanone and applying a dispersion. Application is performed by dip coating, spray coating, or the like. The thickness of the charge generation layer is usually 0.01 to 5 μm.
[0037]
The charge transport layer can be formed by dissolving or dispersing the charge transport material and the binder resin in a suitable solvent such as tetrahydrofuran, toluene, dichloroethane, and applying and drying the solution. Among charge transport materials, low molecular charge transport materials include electron transport materials and hole transport materials. Examples of the electron transport material include chloroanil, bromoanil, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, 2,4,5,7-tetranitro-9-fluorenone, 1, Examples include electron-accepting substances such as 3,7-trinitrodibenzothiophene-5,5-dioxide. Examples of hole transport materials include oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, triphenylamine derivatives, phenylhydrazones, α-phenylstilbene derivatives, thiazole derivatives, triazole derivatives, phenazine derivatives, acridine derivatives, thiophene derivatives, etc. These electron donating substances are listed. Binder resins used in the charge transport layer together with the charge transport material include polystyrene resin, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, polyester resin, polyarylate resin, polycarbonate resin, acrylic resin, epoxy resin, melamine Examples thereof include thermoplastic or thermosetting resins such as resins and phenolic resins. The thickness of the charge transport layer may be appropriately selected in the range of 5 to 30 μm according to desired photoreceptor characteristics.
[0038]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an essential part showing a configuration example of a charging roller used in the image forming apparatus having the configuration shown in FIGS. 1 and 2, and shows a cross section on one end side of the charging roller 14. The charging roller 14 includes a cored bar 101 that is a conductive support, a resin layer 102 as a charging member formed on the cored bar, and a gap holding member 103.
The metal core 101 is made of metal such as stainless steel. If the mandrel 101 is too thin, the influence of deflection at the time of cutting or pressurizing the photoreceptor cannot be ignored, and it is difficult to obtain the required gap accuracy. Further, when the cored bar 101 is too thick, there is a problem that the charging roller 14 is enlarged or the mass is increased. Therefore, the diameter of the cored bar 101 is preferably about 6 to 10 mm.
[0039]
The resin layer (charging member) 102 of the charging roller 14 is 106-109A material having a volume resistance of Ωcm is preferred. If the resistance is too low, leakage of the charging bias tends to occur when the photoreceptor has a defect such as a pinhole. If the resistance is too high, the discharge is not sufficiently generated and a uniform charging potential cannot be obtained.
The resin layer (charging member) 102 can obtain a desired volume resistance by blending a conductive material with a resin as a base material. As the base resin, resins such as polyethylene, polypropylene, polymethyl methacrylate, polystyrene, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer), polycarbonate, and the like can be used. Since these base resins have good moldability, they can be easily molded.
[0040]
As the conductive material, an ion conductive material such as a polymer compound having a quaternary ammonium base is preferable. Examples of polyolefins having a quaternary ammonium base include polyethylene, polypropylene, polybutene, polyisoprene, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-san vinyl acetate copolymer, ethylene-propylene having a quaternary ammonium base. Polyolefins such as copolymerization and ethylene-hexene copolymerization. In the present embodiment, the polyolefin having a quaternary ammonium base has been exemplified. However, a polymer compound other than a polyolefin having a quaternary ammonium base may be used as long as the object of the present invention is not violated.
[0041]
The ion conductive material is uniformly blended with the base resin by using means such as a biaxial kneader or a kneader. By making the blended material into a cored bar by injection molding or extrusion molding, it can be easily molded into a roller shape. As for the compounding quantity of an ion conductive material and base resin, 30-80 weight part is desirable with respect to 100 weight part of base resin. The thickness of the resin layer 102 of the charging roller 14 is desirably 1 to 3 mm. If the resin layer 102 is too thin, it is difficult to mold and there is a problem in terms of strength. If the resin layer 102 is too thick, the charging roller 14 is increased in size and the actual resistance of the resin layer 102 is increased, so that charging efficiency is lowered. Further, a protective layer to which toner or the like hardly adheres can be formed on the resin layer 102 with a thickness of several tens of μm by coating or the like.
[0042]
When cutting the resin layer 102 to adjust the outer diameter, a step 102b for attaching the gap holding member 103 to the end 102a side of the resin layer 102 is formed. As the gap holding member 103, a heat-shrinkable tube of a fluorine resin material such as PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) or FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) can be used. Since these resins are excellent in releasability, toner sticking hardly occurs. Furthermore, by using an insulating fluorine-based resin, no discharge occurs at the position of the gap holding member, so that the discharge product accumulates on the surface of the photoconductor to increase the friction coefficient of the photoconductor, It is also possible to prevent the cleaning blade from being caught. Since these fluorine-based resin materials are excellent in releasability, it is difficult to adhere to the resin. However, by attaching them by heat shrinkage, they can be fixed to the roller without using an adhesive.
[0043]
A gap is formed between the resin layer 102 of the charging roller 14 and the photosensitive member 5 by applying the gap holding member 103 outside the image area of the photosensitive member 5. In the charging roller 14, a gear (not shown) attached to an end of the cored bar 101 is engaged with a gear (not shown) formed on the photosensitive member flange, and when the photosensitive member 5 is rotated by the photosensitive member driving motor. The charging roller 14 also rotates at substantially the same speed as the photoreceptor 5. Gap holding members 103 are provided at both ends of the charging roller 14 so that the resin layer 102 and the photoconductor 5 do not come into contact with each other. Therefore, even when a hard resin material and an organic photoconductor are used as the charging roller 14, The body 5 is not damaged. In addition, if the gap is too wide, abnormal discharge occurs and charging cannot be performed uniformly. Therefore, the maximum gap needs to be suppressed to 100 μm or less. Therefore, both the photoconductor 5 and the charging roller 14 are required to have high accuracy, and the straightness needs to be 20 μm or less.
[0044]
In the charging roller 14 having the configuration shown in FIG. 3, a gap is provided between the charging roller 14 and the photoconductor 5 by the gap holding member 103, so that the load accompanying the rotation of the charging roller 14 is concentrated on the gap holding member 103. Therefore, the gap holding member 103 is required to have high durability. When a heat-shrinkable tube is used as the gap holding member 103, durability can be ensured by increasing the thickness of the heat-shrinkable tube.
[0045]
However, since there is a thickness deviation of about ± 10% of the thickness of a general heat shrinkable tube, gap variation caused by the heat shrinkable tube increases as the thickness increases. The thinner the heat-shrinkable tube, the better. If the step part to be attached when using a thin heat-shrinkable tube is linear as shown in the configuration example of FIG. 3, the heat-shrinkable tube will be slightly extended when used for a long time. When the end portion climbs on the inner step, the gap widens and abnormal discharge occurs, or the heat-shrinkable tube sometimes shifts outward from the step.
[0046]
Therefore, in the present invention, as means for solving the above-described problem, two steps are provided at both ends of the charging member 102 of the charging roller 14 as in the configuration example of the charging roller shown in FIG. In other words, in the present invention, the shape of the stepped portion 102b provided on the charging member (resin layer) 102 of the charging roller 14 has a two-step configuration as shown in FIG. More specifically, the first stepped portion 102b-1 is provided on the end portion 102a side of the charging member 102, and the first stepped portion is formed at the end portion from the central portion of the first stepped portion 102b-1. A groove-like second step 102b-2 having an outer diameter smaller than that of 102b-1 is provided, and the heat-shrinkable gap holding member 103 is attached from the first step 102b-1 to the second step 102b-2. . By doing in this way, since a large force is not applied to the heat-shrinkable tube on the second step portion 102b-2 side having a small outer diameter, even when used for a long period of time, the end portion is extended to the inner step. It is unlikely that problems such as getting on or moving outside will occur. Even if the heat-shrinkable tube is slightly extended at the first step 102b-1, there is almost no influence on the gap if the charging roller 14 is pressed against the photosensitive member 5 with a spring or the like.
[0047]
Next, FIG. 5 shows another configuration example of the charging roller according to the present invention. In this configuration example, the shape of the stepped portion 102b of the charging member 102 is the same as that in FIG. 4, but as shown in FIG. 5, the gap holding member 103 made of a heat-shrinkable tube is covered to the side surface of the end portion of the charging member 102. It is attached as follows. By doing in this way, it becomes more difficult for the heat-shrinkable tube to ride on the inner step. Further, by covering the end surface of the charging member 102 with an insulating heat-shrinkable tube, unnecessary discharge that occurs outside the image area can be prevented, and the photoreceptor is worn at this position. As a result, it is possible to prevent the charging bias from leaking, or the gap from being excessively widened due to poor cleaning, resulting in abnormal discharge.
[0048]
FIG. 6 shows still another configuration example of the charging roller according to the present invention. If the end portion of the first step portion 102b-1 of the charging roller 14 is sharp as shown in FIG. 5, the heat-shrinkable tube may be damaged at this portion. However, as shown in FIG. By processing such as cutting the corner 102c at the end of the portion 102b-1, the outer diameter of the end of the first stepped portion 102b-1 is made smaller than the other portions. The heat shrinkable tube is prevented from being damaged, and the durability of the heat shrinkable tube is further improved.
[0049]
When the charging roller 14 has any one of the configurations shown in FIGS. 4 to 6 and a gap is formed between the charging roller 14 and the photosensitive member 5, the gap is always within a certain range as the photosensitive member 5 and the charging roller 14 rotate. fluctuate. In order to uniformly charge the photosensitive member 5 under such circumstances, as a charging bias applied to the charging roller 14, in addition to a direct current (DC) voltage, the discharge starting voltage between the charging member and the photosensitive member is more than twice. It is effective to superimpose alternating (AC) voltages having peak-to-peak voltages. In this case, if the frequency of the applied AC voltage is low, stripe-shaped charging unevenness corresponding to the frequency of the AC voltage becomes conspicuous even on the image. Therefore, the frequency [Hz] is 7 times or more the photosensitive member linear velocity [mm / s]. ] Is desirable.
[0050]
As a member for cleaning the charging roller 14, a cleaning brush 49 is disposed above the charging roller 14 as shown in FIG. The cleaning brush 49 is obtained by electrostatically implanting conductive fibers having a bristle length of 0.5 mm on a roller-shaped cored bar having a diameter of 6 mm. The cleaning brush 49 is in free contact with the charging roller 14 by its own weight, and cleans the surface of the charging roller while rotating in the follower direction as the charging roller 14 rotates. In this case, since the contact is made only by its own weight without using a pressurizing means such as a spring, the deflection does not become a problem even if the diameter of the cored bar is thin. Here, by making the length of the cleaning brush 49 longer than the length of the charging roller 14 including the portion covered with the heat shrinkable tube constituting the gap holding member 103, the surface of the heat shrinkable tube can be cleaned at the same time. it can. Although there is a difference in the outer diameter of the charging roller 14 between the image forming region and the heat shrinkable tube covering portion, it is only about several tens of μm and at most 100 μm or less, which is sufficiently smaller than the bristle of the cleaning brush 49. The cleaning property of the formation region is not lowered.
[0051]
【Example】
Next, specific examples and comparative examples of the present invention will be described.
[0052]
(Example)
In this example, the charging roller 14 was produced as follows. First, as a charging member (resin layer) 102, a resin composition (volume resistivity 10) obtained by blending 100 parts by weight of an ABS resin and 60 parts by weight of an ionic conductive agent into a core metal 101 made of stainless steel and having a diameter of 8 mm.6Ωcm) was formed by injection molding, and then the surface was cut to a diameter of 12 mm. Here, as shown in FIG. 5 or FIG. 6, two-level stepped portions 102 b having a width of 8 mm were formed at both ends of the resin layer 102. The stepped portion includes a first stepped portion 102b-1 and a second stepped portion 102b-2, and the depth of the stepped portion is a first stepped portion having a width of about 6.5 mm from the end portion toward the central portion. The portion 102b-1 has a depth of 50 μm, and the portion having a width of 1.5 mm from the center side end portion of the first step portion further toward the center portion has a depth of 150 μm as the second step portion 102b-2. A heat-shrinkable tube (in this case, a PFA tube) having a thickness of 100 μm was attached to the first and second stepped portions as the gap holding member 103 with a length of 10 mm. The tube was contracted by heating in an atmosphere of 120 ° C. for 20 minutes. In this embodiment, since the length of the heat shrinkable tube is longer than that of the stepped portion, the tube after shrinkage is covered up to the side surface 102a of the charging member 102 as shown in FIG.
[0053]
The charging roller 14 was set on a photosensitive unit of a Ricoh color printer (Ipsiocolor 8000) having the configuration shown in FIG. 1, and a paper passing test was conducted at a photosensitive member linear velocity of 125 mm / s. The charging bias was a sine wave with a DC component of −700 V, an AC component with a peak-to-peak voltage of 2.2 kV, and a frequency of 900 Hz.
When a 50,000 sheet passing test was performed under the above conditions, the image was good throughout the test, and the state of the heat-shrinkable tube after 50,000 sheets was slightly swollen at the center, but both ends were There was no abnormal image.
[0054]
(Comparative example)
Next, as a comparative example, as shown in FIG. 3, the entire stepped portion 102b of the resin layer 102 to which the heat shrinkable tube 103 is attached has a depth of 50 μm, and the length of the heat shrinkable tube to be attached is 8 mm. A similar charging roller was produced.
When a paper passing test of 50,000 sheets was performed under the same conditions as in the example, the initial image was good, but fine dot-like stains appear on a part of the image from around 40,000 sheets. Became. Therefore, when the photoconductor unit was checked, the above-mentioned problem was due to the heat shrinkable tube extending, and the heat shrinkable tube protruded from the stepped portion and stepped on the step inside the charging roller, resulting in an abnormal discharge due to the gap becoming too wide. It was because of the occurrence.
[0055]
【The invention's effect】
  As explained above, claim 1To ~ 3In the charging device described above, the step for attaching the gap holding member includes a first step portion and a second step portion having an outer diameter smaller than the first step portion, and the first step portion is the second step portion. So that it is located at the end of the charging member from the step ofThe axial width of the first step portion is wider than the axial width of the second step portion,In addition, a heat-shrinkable gap retaining member is used.The cap holding member covers both the first step portion and the second step portion, and the image holding portion covers the first step portion of the gap holding member. Further, the portion of the gap holding member that covers the second stepped portion enters the second stepped portion and is fixed so as not to contact the image carrier. Was configuredThis prevents the gap holding member from coming off the step even when used for a long time without using adhesive because the gap holding member enters and is fixed to the second step with a small outer diameter. Therefore, it is possible to realize a charging device with a low cost and a long life.
  Claims4The charging device as claimed in claimAny one of 1-3Configuration andeffectIn addition, since the gap holding member covers the side surface of the charging member, unnecessary discharge outside the image forming area can be prevented, and photoconductor abrasion and toner sticking outside the image forming area can be prevented. Can do. Further, the gap holding member can be prevented from being displaced toward the charging region inside the charging member by covering the side surface.
[0056]
  Claim5The charging device as claimed in claimAny one of 1-4Configuration andeffectIn addition, by treating the end shape of the attachment portion of the gap holding member so that the outer diameter is smaller than the other portions, it is possible to prevent the gap holding member from being damaged due to concentration of force on the end portion. It is possible to improve the durability of the gap holding member.
  Claim6The charging device as claimed in claimAny one of 1-5Configuration andeffectIn addition, the charging member is made of a resin material, so that processing is easy and accuracy is easily obtained. In addition, the ion conductive material contained in the resin material of the charging member is less likely to cause abnormal discharge when there is a gap than the electron conductive material. Furthermore, since the fluorine-based resin constituting the gap holding member is excellent in releasability, it is difficult for toner or the like to adhere to the gap holding member. In addition, since an insulating fluororesin is used, no discharge is generated at the gap holding portion, so that the amount of discharge products adhering to the image carrier at this position can be reduced, and the image carrier is cleaned by increasing the friction coefficient. Involvement of the blade is unlikely to occur.
[0057]
  Claim7,8In the described image forming apparatus,A charging device according to any one of claims 1 to 6, comprising:By forming a gap between the image carrier and the charging member, the charging member is hardly contaminated with toner or the like. Further, by setting the maximum value of the gap to 100 μm or less, abnormal discharge hardly occurs and uniform charging can be obtained. Furthermore, by superimposing an alternating voltage having a peak-to-peak voltage more than twice the discharge start voltage of the image carrier and the charging member on the charging bias, the charging potential is uniform when the gap changes, and the stability against environmental fluctuations Improves.
  Claims9In the described image forming apparatus,In addition to the configuration and effect of claim 7 or 8,By adopting a unit configuration in which the image carrier and charging device can be integrated and removed from the image forming apparatus body, adjustment is not required even when a high-accuracy gap is required, and the user can easily replace it. It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an image forming apparatus showing an embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of a photoreceptor unit of the image forming apparatus illustrated in FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a conventional configuration example of a charging roller.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an essential part showing a configuration example of a charging roller according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an essential part showing another configuration example of a charging roller according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an essential part showing still another configuration example of the charging roller according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Image forming apparatus main body
2A to 2D: Photosensitive unit
3: Transfer belt
5: Photoconductor (image carrier)
6: Writing unit
9: Fixing device
10A to 10D: developing device
14: Charging roller (charging device)
15: Brush roller
47: Cleaning blade
49: Cleaning roller
101: Metal core
102: Resin layer (charging member)
102a: Charging member end
102b: Stepped portion
102b-1: First step portion
102b-2: second stepped portion
103: Gap holding member

Claims (9)

像担持体を帯電するための帯電部材を有し、該帯電部材の両端部に段差を設け、その段差部に前記像担持体との間にギャップを形成するギャップ保持部材を取り付けた構成の帯電装置において、
前記ギャップ保持部材を取り付ける段差は、第一の段差部と、該第一の段差部より外径の小さい第二の段差部から構成され、第一の段差部は第二の段差部より帯電部材の端部に位置し、前記第一の段差部における軸方向の幅は、前記第二の段差部における軸方向の幅よりも広くし、前記ギャップ保持部材、熱収縮性を有するチューブ形状であり、該キャップ保持部材は、前記第一の段差部と前記第二の段差部の両方を被覆することを特徴とする帯電装置。
Charging having a charging member for charging the image carrier, provided with a step at both ends of the charging member, and a gap holding member for forming a gap with the image carrier at the step. In the device
The step for attaching the gap holding member includes a first step portion and a second step portion having an outer diameter smaller than that of the first step portion, and the first step portion is charged from the second step portion. The axial width of the first stepped portion is wider than the axial width of the second stepped portion, and the gap holding member has a tube shape having heat shrinkability. Ah is, the cap holding member, a charging device, characterized in that covering both said second stepped portion and the first step portion.
請求項1記載の帯電装置において、
前記ギャップ保持部材の前記第一の段差部を被覆する部分で前記像担持体の表面に当接させることを特徴とする帯電装置。
The charging device according to claim 1.
A charging device , wherein a portion of the gap holding member covering the first step portion is brought into contact with the surface of the image carrier .
請求項1または2記載の帯電装置において、
前記ギャップ保持部材の前記第二の段差部を被覆する部分が、前記像担持体に当接しないように前記第二の段差部に入り込んで固定されていることを特徴とする帯電装置。
The charging device according to claim 1 or 2,
The charging device according to claim 1, wherein a portion of the gap holding member covering the second step portion enters and is fixed to the second step portion so as not to contact the image carrier .
請求項1〜3のいずれか一つに記載の帯電装置において、
前記ギャップ保持部材が、前記帯電部材の端部側面も被覆していることを特徴とする帯電装置。
The charging device according to any one of claims 1 to 3,
The charging device , wherein the gap holding member also covers a side surface of an end portion of the charging member .
請求項1〜4のいずれか一つに記載の帯電装置において、
前記第一の段差部は、その端部の外径が、端部以外の部分の外径より小さいことを特徴とする帯電装置。
The charging device according to any one of claims 1 to 4 ,
The charging device according to claim 1, wherein an outer diameter of an end of the first step portion is smaller than an outer diameter of a portion other than the end .
請求項1〜5のいずれか一つに記載の帯電装置において、
前記帯電部材はイオン導電性材料を含有する樹脂材料から構成され、前記ギャップ保持部材はフッ素を含む絶縁性樹脂材料から構成されることを特徴とする帯電装置。
In the charging device according to any one of claims 1 to 5 ,
The charging device, wherein the charging member is made of a resin material containing an ionic conductive material, and the gap holding member is made of an insulating resin material containing fluorine .
像担持体を帯電した後、該像担持体に光を露光して潜像を形成し、該潜像を現像剤で現像して顕像化し、該顕像を転写材に転写し、定着して画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体を帯電する手段として請求項1〜6のいずれか一つに記載の帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
After charging the image carrier, the image carrier is exposed to light to form a latent image, the latent image is developed with a developer to be visualized, and the developed image is transferred to a transfer material and fixed. In an image forming apparatus for forming an image by
An image forming apparatus comprising the charging device according to claim 1 as means for charging the image carrier .
請求項7記載の画像形成装置において、The image forming apparatus according to claim 7.
前記像担持体に前記帯電装置の帯電部材に取り付けたギャップ保持部材を当接させることにより、画像形成領域における像担持体と帯電部材の間にギャップを形成し、その画像形成領域における像担持体と帯電部材のギャップが100μm以下であり、前記帯電装置に、帯電部材と像担持体間の放電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有する交互電圧を重畳した帯電バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。  A gap is formed between the image carrier in the image forming region and the charging member by bringing a gap holding member attached to the charging member of the charging device into contact with the image carrier, and the image carrier in the image forming region. And the charging member has a gap of 100 μm or less, and a charging bias in which an alternating voltage having a peak-to-peak voltage more than twice the discharge start voltage between the charging member and the image carrier is applied to the charging device. An image forming apparatus.
請求項7または8記載の画像形成装置において、The image forming apparatus according to claim 7 or 8, wherein
少なくとも像坦持体と帯電装置が、画像形成装置本体に対して一体で着脱可能に構成されていることを特徴とする画像形成装置。  An image forming apparatus, wherein at least the image carrier and the charging device are configured to be detachable integrally with the image forming apparatus main body.
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