JP4147047B2 - Charging roller evaluation method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接触帯電部材としての帯電ローラの評価方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置において、電子写真感光体や静電記録誘電体等の像担持体、その他の被帯電体を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電手段としては、従来より一般に非接触タイプであるコロナ帯電器が使用されてきた。
【0003】
これは非帯電体にコロナ帯電器を放電開口部を対向させて非接触に配設して、コロナ帯電器から放出されるコロナに被帯電体面をさらして被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【0004】
近年は、上記の非接触タイプであるコロナ帯電器による場合に比べて、低オゾン・低電力等の利点を有することから、被帯電体に電圧を印加した導電性の帯電部材(接触帯電部材)を当接させて被帯電体の帯電を行う接触帯電方式の帯電装置が実用化されてきている。
【0005】
特に、接触帯電部材として導電ローラを用いたローラ帯電方式の接触帯電装置が帯電の安定化という点から好ましく用いられている。
【0006】
これは導電性の弾性ローラ(以下、帯電ローラと記す)を被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって被帯電体を帯電処理する。
【0007】
具体的には、帯電は帯電ローラから被帯電体ヘの放電によって行われるためある閾値電圧以上の電圧を印加することによって帯電が開始される。
【0008】
例を示すと、被帯電体としての厚さ25μmの電子写真感光体に対して帯電ローラを加圧当接させて帯電処理を行わせる場合には、帯電ローラに対して約600V程度の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き1次線形に感光体表面電位が増加する。以後、この閾値電圧を放電開始電圧(帯電開始電圧)Vthと定義する。
【0009】
つまり、電子写真に必要とされる感光体表面電位VDを得るためには帯電ローラにはVD+Vthなる直流電圧(DC電圧)を印加することが必要となる。
【0010】
このように接触帯電部材と被帯電体の放電開始電圧以上のDC電圧のみを接触帯電部材に印加して被帯電体の帯電を行う接触帯電方式を「DC帯電方式」と称する。
【0011】
また、DC電圧に交番電圧(AC電圧)を重畳した電圧を接触帯電部材に印加して被帯電体の帯電を行う「AC帯電方式」もある。このAC帯電方式は、例えば特開昭63−149669号公報等で開示されるように、所望の被帯電体表面電位VDに相当するDC電圧に2×Vth以上のピーク間電圧を持つAC電圧を重畳した振動電圧を接触帯電部材に印加して被帯電体の帯電を行うものである。
【0012】
これはACによる電位のならし効果を目的としたものであり、被帯電体としての感光体の表面電位は接触帯電部材と感光体の離間に従ってピーク電圧の中間に収束する。AC帯電方式は高圧コストの上昇や感光体ヘのダメージ(削れ)などのデメリットがある。
【0013】
DC帯電方式は高圧コストの上昇や感光体ヘのダメージ(削れ)の面では優れるものの、帯電の均一性が不十分であるなどのデメリットがあり、このDC帯電方式の接触帯電装置を像担持体の帯電処理手段として用いた転写方式画像形成装置にあっては、像担持体の転写部位から帯電部位の間において前露光装置等の像担持体除電手段(電位制御手段)を配設する必要があった。
【0014】
図5にそのような画像形成装置例の概略構成模型図を示した。
【0015】
101は像担持体(被帯電体)としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)である。この感光ドラム101は矢印の反時計方向に所定のプロセススピード(周速度)をもって回転駆動される。
【0016】
102は接触帯電部材としての帯電ローラであり、導電性・弾性ローラである。この帯電ローラ102は感光ドラム101に並行にして所定の圧接力をもって感光ドラム101に当接させてあり、感光ドラム101の回転に従動して回転する。感光ドラム101と帯電ローラ102との当接部が帯電部(帯電ニップ部)Nである。この帯電ローラ102に帯電バイアス印加電源S1から所定の帯電バイアスが印加されることで感光ドラム101面が所定の極性・電位に帯電される。本例ではDC帯電方式であり、電源S1から帯電ローラ102に印加される帯電バイアスは、帯電ローラと感光ドラムの放電開始電圧以上の所定のDC電圧のみである。
【0017】
103は潜像形成手段(情報書き込み手段、像露光手段)としてのレーザービームスキャナーである。このレーザービームスキャナーは、半導体レーザー、ポリゴンミラー、F−θレンズ等を有してなり、CCD等の光電変換素子を有する原稿読取装置、電子計算機、ワードプロセッサー等の不図示のホスト装置から入力する画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光Lを射出して、回転感光ドラム101の一様帯電面をレーザー光走査露光する。このレーザー光走査露光により回転感光ドラム101の周面に走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。
【0018】
104はトナー現像装置であり、現像部Dにて回転感光ドラム101の周面の静電潜像をトナー像として反転現像あるいは正規現像する。104aは現像スリーブ(現像ローラ)であり、感光ドラム101に近接または接触しており、現像バイアス印加電源S2から所定の現像バイアスが印加される。
【0019】
105は転写手段としての導電性・弾性転写ローラであり、感光ドラム101に並行にして所定の圧接力をもって感光ドラム101に当接させてあり、感光ドラム101の回転周速とほぼ同じ周速で感光ドラム101の回転に順方向に回転する。感光ドラム101と転写ローラ105との当接部が転写部(転写ニップ部)Tである。そして不図示の給紙部から給送された転写材Pが所定の制御タイミングにて転写部Tに導入されて、該転写部Tを挟持搬送されていく。その間、転写ローラ105に対して転写バイアス印加電源S3より、トナーの帯電極性とは逆極性の所定の転写バイアスが印加されて、感光ドラム101面側のトナー像が転写材P面に静電転写されていく。
【0020】
転写部Tで挟持搬送されてトナー像の転写を受けた転写材Pは感光ドラム101面から分離され、不図示の画像定着手段に導入されて画像の定着処理を受けて画像形成物として排紙される。
【0021】
また転写材Pに対するトナー像転写後の感光ドラム101面は、前露光装置106による全面露光を受けて除電され、クリーニング装置107で転写残トナー等の付着汚染物の除去を受けて清浄面化されて繰り返して作像に供される。クリーニング装置107は本例はブレード式であり、感光ドラム101面の転写残トナー等の付着汚染物はクリーニングブレード107aによりかき取られ廃トナー容器に収められる。
【0022】
除電手段としての前露光装置106は、例えばLEDアレイ・蛍光灯等であり、転写部Tを通過した感光ドラム101面の乱れた表面電位を全面露光による除電で均一にすることで、ローラ帯電方式・DC帯電方式における帯電の均一性を確保するために使用される。この前露光装置106はクリーニング装置107と帯電ローラ102との間に配設することもできる。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなローラ帯電方式・DC帯電方式を採用した画像形成装置において、前露光装置等の除電手段106を省略した場合、12〜17℃・5〜15%の低温低湿環境(L/L環境)において、転写部Tを通過した感光ドラム101面の乱れた表面電位を帯電ローラ102で均一化できず、ハーフトーン画像出力の際、横すじ状のムラが顕著に発生する。
【0024】
本発明の目的は、上記のような問題を発生しない特性をもつ帯電ローラの選択を可能にする帯電ローラの評価方法を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記を特徴とする帯電ローラの評価方法である。
【0026】
(1)芯金の周囲に少なくとも弾性体が被覆され、被帯電体に当接され、電圧が印加されることで被帯電体を帯電する帯電ローラの評価方法であって、下記の(電圧応答性測定方法〉において測定された時間RTが、帯電ローラに印加する直流電流IDC=|10|〜|30|μAのとき、時間RT≦0.7ms以下である帯電ローラを使用する帯電ローラとすることを特徴とする帯電ローラの評価方法。
電圧応答性測定方法〉
[A]測定装置は、
a)可動の導電体と、
b)帯電ローラをこの可動の導電体に対し一定の片側4.90〜7.84N
(500〜800gF)の力で両側を押圧する手段と、
c)前記可動の導電体を回転駆動して帯電ローラを従動回転させる手段と、
d)前記可動の導電体とアースとの間に接続した1kΩの抵抗器と、
e)前記帯電ローラの芯金とアースとの間に直流定電流を印加する手段と、
f)前記1kΩの抵抗器と、前記帯電ローラと前記可動の導電体との間に
分圧される第1の電圧Vcと、前記1kΩの抵抗器に分圧される第2
の電圧Vrとを同時に測定する記録手段と、
を有する。
[B]前記直流定電流を印加する手段は少なくとも電流増幅率が200μA/V、20μA/V、スルーレートが20V/μsec以上、電圧増幅時の精度が0.5%(FS)を有する。
[C]被測定体である帯電ローラは、温度12〜17℃、湿度5〜15%の環境下において、24時間以上放置されたものである。
[D]前記記録手段によって記録された前記第2の電圧Vrが最小値を取る時間を時間0msとしたとき、2〜4msにおける前記第1の電圧Vcの平均値をV AVE とし、前記時間0msを起点に前記第1の電圧Vcが初めてV AVE となる時間RTを測定する。
(2)前記帯電ローラの抵抗が10 〜10 Ωであることを特徴とする(1)に記載の帯電ローラの評価方法。
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
ここで、電流増幅率とは、高圧電源(トレック.610.C)を定電流制御回路として使用する際の、高圧電源の仕様(スペック)である。具体的には、例えば「200μA/V」の場合、1V入力に対して200μAの電流を供給するという意味である。
【0052】
また「Itモード」とは、高圧電源を定電流制御回路として仕様する際に、高圧出力端における電流値を制御するモードである。
【0053】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【0054】
(1)画像形成装置の全体的な概略構成
図1は本発明にしたがう画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本実施例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、ローラ帯電方式、DC帯電方式、反転現像方式、プロセスカートリッジ方式で、前露光装置等の除電手段または電位制御手段を持たない、レーザービームプリンタである。
【0055】
1は像担持体(被帯電体)としての回転ドラム型の電子写真感光体(感光ドラム)であり、矢印の反時計方向に所定のプロセススピード(周速度)、本実施例では94.2mm/secで回転駆動される。
【0056】
本実施例の感光ドラム1はアルミニウムドラム等の導電性基材上に電荷発生層及び電荷輸送層を順次に積層してなる有機光感光体である。電荷輸送層は本実施例では15μmである。
【0057】
電荷輸送層の厚みは5〜20μmが好ましい。すなわち、感光ドラムの微少欠陥への電流リークを防止する面で5μm以上、電荷密度を大きくすることによる帯電均一性を向上するために20μm以下が良い。静電容量としては感光ドラム1cmあたりの静電容量が100pF〜600pFになる。
【0058】
2は接触帯電部材としての帯電ローラである。本実施例の帯電ローラ2は、φ6の芯金(導電性シャフト)2aの周囲に少なくとも弾性体層2bを被覆した、φ12、面長230mm、10Ωの抵抗を持つ弾性ローラである。
【0059】
帯電ローラ2の層構成は任意であり、例えば上記の弾性体層2bの外周に更に誘電層や表層等を積層した、2層、3層等の複数の層構成のものにすることができる。
【0060】
この帯電ローラ2は感光ドラム1に並行にして不図示の押圧手段で所定の圧接力をもって感光ドラム1に当接させてあり、感光ドラム1の回転に従動して回転する。感光ドラム1と帯電ローラ2との当接部が帯電部(帯電ニップ部)Nである。
【0061】
感光ドラム1に対する帯電ローラ2の押圧力は片側4.90〜7.84N(500〜800gF)の範囲において一定にする。
【0062】
この帯電ローラ2に帯電バイアス印加電源S1から所定の帯電バイアスが印加されることで感光ドラム1面が所定の極性・電位に帯電される。本実施例ではDC帯電方式であり、本実施例では帯電バイアス印加電源S1から帯電ローラ2に−1250Vの直流電圧を印加して、感光ドラム1面を帯電電位(暗部電位)−700V接触帯電した。
【0063】
帯電ローラ2に対する印加電圧は、電荷密度を大きくすることによる帯電均一性を向上するために−1000V以下、感光ドラムの微少欠陥への電流リークを防止する面で−1500V以上が良い。
【0064】
Lは潜像形成手段としての不図示のレーザービームスキャナーから出力されるレーザー光であり、このレーザー光Lにより感光ドラム1の帯電処理面が走査露光されることで本実施例では感光ドラム1の露光部の帯電電位(明部電位)が−150Vに減衰して暗部電位部との電位コントラストにより、回転する感光ドラム1の周面に走査露光パターンに対応した画像情報の静電潜像が形成される。
【0065】
4はトナー現像装置であり、本実施例では上記の感光ドラム1面の静電潜像はこの現像装置により現像部Dにおいて反転現像される。4aは感光ドラム1に近接または接触した現像スリーブであり、矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。現像スリーブ4aの感光ドラム1面に対する近接部または接触部が現像部Dである。
【0066】
現像スリーブ4aには、現像スリーブ容器4cに基端が取り付けられたウレタンゴム等のドクターブレード4bが弾圧接触しており、このドクターブレード4bにより現像スリーブ4a表面上のトナーの層厚0.4〜1.0mg/cmを一様な帯電電荷量の所定値−7μC/gとしている。tは現像剤容器4dに貯留させた現像剤(トナー)であり、攪拌部材4eで攪拌されると共に、その一部が現像スリーブ容器4cに供給されてドクターブレード4bにより現像スリーブ4aに塗布される。
【0067】
また現像スリーブ4aには現像バイアス印加電源S2より所定の現像バイアス、本実施例では−500Vが印加される。
【0068】
現像剤(トナー)としては磁性トナー、非磁性トナー、重合トナー、粉砕トナーの使用が可能である。
【0069】
5は転写手段としての導電性・弾性転写ローラであり、感光ドラム1に並行にして所定の圧接力をもって感光ドラム1に当接させてあり、感光ドラム1の回転周速とほぼ同じ周速で感光ドラム1の回転に順方向に回転する。感光ドラム1と転写ローラ5との当接部が転写部(転写ニップ部)Tである。そして不図示の給紙部から給送された転写材Pが所定の制御タイミングにて転写部Tに導入されて、該転写部Tを挟持搬送されていく。その間、転写ローラ5に対して転写バイアス印加電源S3より、トナーの帯電極性とは逆極性の所定の転写バイアスが印加されて、感光ドラム1面側のトナー像が転写材P面に静電転写されていく。
【0070】
転写部Tで挟持搬送されてトナー像の転写を受けた転写材Pは感光ドラム1面から分離され、不図示の画像定着手段に導入されて画像の定着処理を受けて画像形成物として排紙される。
【0071】
また転写材Pに対するトナー像転写後の感光ドラム1面クリーニング装置7で転写残トナー等の付着汚染物の除去を受けて清浄面化されて繰り返して作像に供される。クリーニング装置7は本実施例はブレード式であり、感光ドラム1面の転写残トナー等の付着汚染物はクリーニングブレード7aによりかき取られ廃トナー容器7bに収められる。
【0072】
本実施例のプリンタは、感光ドラム1、帯電ローラ2、現像装置4、クリーニング装置7の4つのプロセス機器を一括してプリンタ本体に対して着脱交換自在のプロセスカートリッジPCとしてある。プロセスカートリッジPCはプリンタ本体に所定に装着されることでプリンタ本体と機械的・電気的に接続化する。
【0073】
本発明においてプロセスカートリッジは、少なくとも、像担持体と帯電手段とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。現像手段やクリーニング手段等の他のプロセス機器の1つ或は複数を加えて一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能としたものにすることもできる。
【0074】
(2)帯電ローラ2の抵抗測定方法
図2は帯電ローラ2の抵抗測定を実施するための測定装置の概略図である。
【0075】
13は可動の導電体としての導電性ドラムであり、回転自在に軸受け支持されており、不図示の駆動手段にて矢印の反時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。
【0076】
被測定体としての帯電ローラ2はその芯金2aの両端部を不図示の軸受部材に回転自由に軸受させて導電性ドラム13の軸に並行に配置し、不図示の押圧手段で導電性ドラム13面に対して片側4.90N(500gF)の押圧力をもって圧接してセットされる。この帯電ローラ2は導電性ドラム13が回転駆動される
ことで従動回転する。
【0077】
帯電ローラ2の芯金2aは直流電源(DC電源)14と接続されており、導電性ドラム13は10kΩのカーボン抵抗(抵抗器)15を介して上記のDC電源14のアースに接続されている。
【0078】
また、カーボン抵抗15の両端に電圧計16を接続し、カーボン抵抗15に印加されている電圧を測定するようにしてある。
【0079】
そして、被測定体としての帯電ローラ2をセットした上述の装置をL/L環境下(15℃・10%)に24時間以上放置した後、不図示の駆動手段によって導電性ドラム13を周速94.2mm/sで回転駆動する。帯電ローラ2はこの導電性ドラム13の回転駆動に伴い同じ周速で従動回転する。DC電源14によってDC定電圧−50V印加する。この時、抵抗15に分圧されている電圧Vrを測定する。
【0080】
以下、帯電ローラ2の抵抗値の計算方法について説明する。系に流れる電流Iをオームの法則によって求める。
【0081】
I=Vr/10・・・・・1)
帯電ローラ2への分圧Vcを計算する。
【0082】
Vc=−50−Vr・・・・2)
1)と2)より、帯電ローラ2の抵抗値Rは式3)によって求められる。
【0083】
R=(−50−Vr)/(Vr/10)・・・・・3)
上述した測定方法によってローラ抵抗は求められる。
【0084】
(3)帯電ローラ2の電圧応答性測定方法
前述したように、従来、前露光装置等の除電手段または電位制御手段を持たないDC帯電方式の画像形成装置にあっては、L/L環境下でハーフトーン画像を出力すると、転写部を通過した像担持体面の乱れた表面電位を帯電ローラで均一化しきれず、横すじ状のムラが発生してしまう。
【0085】
本実施例では、前露光ありの場合の帯電ローラ2の放電電流量(20μA)が、前露光なし場合(5μA)に比べ大きく異なる点に着目し、一定のDC電流特に微少電流を印加した際の帯電ローラ2の電圧応答性に着目した。
【0086】
図3は本発明における帯電ローラ2の評価方法で用いる電圧応答性測定方法を実施するための測定装置の概略図を示す。
【0087】
すなわち、前述図2の帯電ローラ2の抵抗測定装置と同様に、回転自在に軸受け支持され、不図示の駆動手段にて矢印の反時計方向に所定の周速度にて回転駆動される、可動の導電体としての導電性ドラム13に対して、被測定体としての帯電ローラ2をその芯金2aの両端部を不図示の軸受部材に回転自由に軸受させて導電性ドラム13の軸に並行に配置し、不図示の押圧手段で所定の押圧力をもって圧接してセットする。この帯電ローラ2は導電性ドラム13が回転駆動されることで従動回転する。
【0088】
可動の導電体としての導電性ドラム13に対する帯電ローラ2の押圧力は片側4.90〜7.84N(500〜800gF)の範囲において一定にする。
【0089】
本例では、帯電ローラ両側の不図示の押圧手段で片側4.90N(500gF)の押圧力をもって圧接してセットする。
【0090】
帯電ローラ2の芯金2aは直流電源(DC電源)14と接続されており、導電性ドラム13は1kΩのカーボン抵抗(抵抗器)17を介して上記のDC電源14のアースに接続されている。
【0091】
また、帯電ローラ2と導電性ドラム13間に分圧される電圧Vcの挙動と、カーボン抵抗17に分圧される電圧Vrの挙動を電圧測定器18によって同時にモニタできるように接続されている。
【0092】
本実施例でのDC電源14はスルーレートが20V/μsec以上、電圧増幅時の精度が0.5%(FS)を有するTrek株式会社製Trek610Cであり、Itモードによって測定した。
【0093】
また、電圧測定器18は横河電機株式会社製ORM1200を使用した。
【0094】
そして、被測定体としての帯電ローラ2をセットした上述の装置をL/L環境下に24時間以上放置した後、不図示の駆動手段によって導電性ドラム13を周
速94.2mm/sで回転駆動する。
【0095】
帯電ローラ2の芯金2aにDC電源14により、DC定電流−10μAを印加し始める瞬間の帯電ローラ2と導電性ドラム13間に分圧される電圧Vcと、カーボン抵抗17に分圧される電圧Vrの挙動を同時に電圧測定器18にてサンプリング周波数20kHzにてモニタした。
【0096】
図4は電圧測定器18によって得られた、
イ)帯電ローラ2と導電性ドラム13間に分圧される電圧Vcと、
ロ)カーボン抵抗17に分圧される電圧Vr
の波形である。
【0097】
カーボン抵抗17に印加される電圧Vrが最小値を取る時間点Aを0としたとき、帯電ローラ2と導電性ドラム13間に分圧される電圧Vcの2〜4ms(区間B)における平均値をVAVEとし、時間0を起点に帯電ローラ2と導電性ドラム13間に分圧される電圧Vcが初めてVAVEとなる時間(時間C)を帯電ローラ2の電圧に対する応答性を示す値RTとする。
【0098】
本実施例では厳正を期すため、同様の測定を5回以上行ない、得られた値のうち最大値と最小値を除いた数値の平均値をRTとした。
【0099】
同様に、DC定電流−20μA、−30μAの場合についても上記の時間RTを測定した。
【0100】
(4)検 証
前述図1のプリンタにおいて、帯電ローラ2として表1に示したような各種の抵抗値および時間RTを有する実施例ローラ1〜4と比較例ローラ1〜6を用いた場合の、L/L環境で横すじ状のムラ、感光ドラムの微少欠陥ヘの電流リーク、帯電能の評価を行った。
【0101】
実施例ローラ1〜4は、2、3層等の複数の層構成を持ち、材料としてはエピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、EPDM等があり、導電材料としてはイオン導電系のものを使用した。
【0102】
比較例ローラ1〜6は、2、3層等の複数の層構成を持ち、材料としてはNBR、エピクロルヒドリンゴム、スチレンブタジエンゴム、EPDM等があり、導電材料としては電子導電系のものを使用した。
【0103】
各帯電ローラの抵抗および時間RTは前述(2)項の抵抗測定方法および(3)項の電圧応答性測定方法により測定した。
【0104】
帯電能(収束電位−ドラム1周目の電位)は20V以下を確保するれば画像上の問題はない。
【0105】
表1に示すように、帯電ローラの抵抗と横すじ状のムラとの相関はなかった。
【0106】
抵抗の範囲としては感光ドラムの微少欠陥ヘの電流リークを防止する上で10Ω以上、帯電能(収束電位−ドラム1周目の電位)が20V以下を確保するために10Ω以下が帯電ローラとして必要であることがわかる。
【0107】
実施例ローラ1〜4が示すように印加する電流−30〜−10μA間のRTの最大値と横すじの関係は相関性を得た。
【0108】
比較例ローラ3のように低抵抗化すればRTは下がるが、感光ドラム1の微少欠陥への電流リーク防止との両立は不可能である。
【0109】
表1に示すように、RTが0.7ms以下の帯電ローラにおいては良好な画像が得られ、RTが大きくなることによって横すじの悪化が検証された。
【0110】
上述したようにRTが0.7ms以下の帯電ローラ2を使用することにより、L/L環境下で前露光等の除電手段を用いることなしにDC帯電においても均一なハーフトーン画像を得ることができる。
【0111】
本実施例に記したRTはL/L環境下が最も厳しい。例えば23℃・60%や32.5℃・80%等の環境下においては、RTは増加し、横すじも減少傾向にある。
【0112】
【表1】
【0113】
表1において、「−30〜−10μA間の最大RT(ms)」の「最大RT」とは、
a)帯電ローラに印加する電流「−10μA」の場合の、5回以上の測定値のうち最大値と最小値を除いた数値の平均値としてのRT
b)帯電ローラに印加する電流「−20μA」の場合の、5回以上の測定値のうち最大値と最小値を除いた数値の平均値としてのRT
c)帯電ローラに印加する電流「−30μA」の場合の、5回以上の測定値のうち最大値と最小値を除いた数値の平均値としてのRT
の上記a)、b)、c)の各平均値としてのRTの内の最も大きいRT値のことである。請求項1における「RT」はこの「最大RT」である。
【0114】
また、前露光を仕様した場合、画像形成時電流が30μA程度流れる。この時がRT測定における、30μA通電時のRT値ということになり、この時従来のAC+DC帯電ローラでも横筋は発生せず、RT値も0.7msとなる。前露光を使用しない場合(10μA通電時)だと、2.7msとなる。
【0115】
実施例1〜3の帯電ローラは、芯金の外周に発泡ウレタンゴムからなる基層を設け、更にこの基層の外周面に導電性を有する中間層を押し出し形成し、その周囲にロールコータで表面層を被覆したものである。
【0116】
比較例1〜6の帯電ローラは、芯金の外周に導電性の弾性材料からなる基層を設け、更にこの基層の外周囲に導電性を右する中間層を押し出し形成し、その周囲にロールコータで表面層を被覆したものである。
【0117】
基層の材料としては、EPDM(エチレンープロピレン−ジエン共重合体)、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、SBR(スチレンブタジエンゴム)、CR(クロロプレン)、NBR(アクリルニトリルブタジエンゴム)、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどのゴム;RB(ブタンエン樹脂)、SBS(スチレン−ブタジエン−スチレンエラストマー)などを使用し、添加する導電材としては酸化チタン、カーボン、導電性酸化錫等の一般的な導電材料を使用した。
【0118】
中間層の材料としては、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ウレタンナイロン、ABS、EVA、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン等を使用し、添加する導電材としては酸化チタン、カーボン、導電性酸化錫等の一般的な導電材料を使用した。
【0119】
表層はフッ素系樹脂に導電材を添加したものをロールコータで塗工した。
【0120】
(5)その他
1)静電潜像形成のための画像露光手段としては実施例のプリンタのようなレーザー走査露光手段に限られるものではない。通常のアナログ的な画像露光やLEDなどの発光素子アレイの露光手段、蛍光灯等の発光素子と液晶シャッター等の組み合わせによる露光手段など、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであればよい。
【0121】
2)像担持体は感光体に限らず静電記録誘電体などであってもよい。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して静電潜像を形成する。
【0122】
3)静電潜像のトナー現像手段は1成分現像剤を用いるものでも、2成分現像剤を用いるものでもよい。正規現像手段でもよい。
【0123】
4)転写手段は転写ベルトタイプ等でもよく、非接触タイプのコロナ帯電器であってもよい。
【0124】
5)像担持体からトナー像の転写を受ける転写材は転写ドラム・転写ベルト等の中間転写体であってもよい。
【0125】
6)画像形成装置はクリーニング装置をなしにして、像担持体上の転写残トナーを現像装置で現像同時回収するクリーナーレスシステムのものにすることもできる。
【0126】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の帯電ローラの評価方法によれば、ローラ帯電方式・DC帯電方式を採用した画像形成装置について、転写部を通過した像担持体面を除電処理する前露光装置等の除電手段または電位制御手段を省略したシンプルな構成で、しかもL/L環境下においてもハーフトーン画像出力時にムラのない均一な帯電性と同時に像担持体の微少欠陥への電流リーク防止と帯電能を確保することができる特性をもつ帯電ローラの選択が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の画像形成装置の要部の概略構成模型図
【図2】 帯電ローラ抵抗測定装置の概略構成模型図
【図3】 帯電ローラ電圧応答測定装置の概略構成模型図
【図4】 帯電ローラ電圧応答測定の測定チャート
【図5】 前露光装置を有するDC帯電方式の画像形成装置例の概略構成模型図
【符号の説明】
1,101・・・感光ドラム(像担持体)、2,102・・・帯電ローラ、103・・・レーザービームスキャナー、L・・・レーザー光、4,104・・・現像装置、5,105・・・転写ローラ、106・・・前露光装置(除電手段)、7,107・・・クリーニング装置、P・・・転写材、S,S2,S3・・・バイアス印加電源、13・・・導電性ドラム、14・・・DC電源、15・・・10kΩカーボン抵抗器、16・・・電圧計、17・・・1kΩカーボン抵抗器、18・・・電圧測定器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present inventionAs a contact charging memberCharging rollerEvaluation methodIt is about.
[0002]
[Prior art]
  In an image forming apparatus such as an electrophotographic system or an electrostatic recording system, charging that uniformly charges an image bearing member such as an electrophotographic photosensitive member or an electrostatic recording dielectric, and other charged bodies to a predetermined polarity and potential. As a means, a corona charger that is generally a non-contact type has been used.
[0003]
  This is because a corona charger is disposed in a non-contact manner with the discharge opening facing the non-charged body, and the surface of the charged body is exposed to the corona discharged from the corona charger so that the surface of the charged body has a predetermined polarity and potential. It is to be charged.
[0004]
  In recent years, it has advantages such as low ozone and low power compared to the case of using the above-mentioned non-contact type corona charger. Therefore, a conductive charging member (contact charging member) in which a voltage is applied to the object to be charged. A contact charging type charging device that charges an object to be charged by bringing the object into contact with each other has been put into practical use.
[0005]
  In particular, a roller charging type contact charging device using a conductive roller as a contact charging member is preferably used from the viewpoint of stabilization of charging.
[0006]
  In this method, a conductive elastic roller (hereinafter referred to as a charging roller) is brought into pressure contact with a member to be charged, and a voltage is applied thereto to charge the member to be charged.
[0007]
  Specifically, since charging is performed by discharging from the charging roller to the member to be charged, charging is started by applying a voltage equal to or higher than a certain threshold voltage.
[0008]
  As an example, when charging is performed by pressing the charging roller against an electrophotographic photosensitive member having a thickness of 25 μm as a member to be charged, a voltage of about 600 V is applied to the charging roller. When applied, the surface potential of the photoconductor begins to rise, and thereafter, the photoconductor surface potential increases linearly with a slope with respect to the applied voltage. Hereinafter, this threshold voltage is defined as a discharge start voltage (charging start voltage) Vth.
[0009]
  That is, in order to obtain the photoreceptor surface potential VD required for electrophotography, it is necessary to apply a DC voltage (DC voltage) of VD + Vth to the charging roller.
[0010]
  The contact charging method in which only the DC voltage equal to or higher than the discharge start voltage of the contact charging member and the member to be charged is applied to the contact charging member to charge the member to be charged is referred to as a “DC charging method”.
[0011]
  In addition, there is an “AC charging method” in which a charging target is charged by applying a voltage in which an alternating voltage (AC voltage) is superimposed on a DC voltage to a contact charging member. In this AC charging method, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-149669, an AC voltage having a peak-to-peak voltage of 2 × Vth or more is applied to a DC voltage corresponding to a desired surface potential VD to be charged. The superposed oscillating voltage is applied to the contact charging member to charge the object to be charged.
[0012]
  This is intended to smooth the potential by AC, and the surface potential of the photosensitive member as the member to be charged converges to the middle of the peak voltage according to the separation between the contact charging member and the photosensitive member. The AC charging method has disadvantages such as an increase in high-pressure cost and damage (shaving) to the photoreceptor.
[0013]
  Although the DC charging method is excellent in terms of increase in high-voltage cost and damage (scraping) to the photoreceptor, there are disadvantages such as insufficient charging uniformity. This DC charging contact charging device is used as an image carrier. In the transfer type image forming apparatus used as the charging processing means, it is necessary to dispose an image carrier neutralization means (potential control means) such as a pre-exposure device between the transfer part and the charging part of the image carrier. there were.
[0014]
  FIG. 5 shows a schematic model diagram of such an image forming apparatus.
[0015]
  Reference numeral 101 denotes a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) as an image carrier (charged member). The photosensitive drum 101 is rotationally driven in a counterclockwise direction indicated by an arrow with a predetermined process speed (circumferential speed).
[0016]
  Reference numeral 102 denotes a charging roller as a contact charging member, which is a conductive / elastic roller. The charging roller 102 is in contact with the photosensitive drum 101 with a predetermined pressing force in parallel with the photosensitive drum 101, and rotates following the rotation of the photosensitive drum 101. A contact portion between the photosensitive drum 101 and the charging roller 102 is a charging portion (charging nip portion) N. By applying a predetermined charging bias to the charging roller 102 from the charging bias application power source S1, the surface of the photosensitive drum 101 is charged to a predetermined polarity and potential. In this example, a DC charging method is used, and the charging bias applied from the power source S1 to the charging roller 102 is only a predetermined DC voltage equal to or higher than the discharge start voltage of the charging roller and the photosensitive drum.
[0017]
  Reference numeral 103 denotes a laser beam scanner as latent image forming means (information writing means, image exposure means). This laser beam scanner includes a semiconductor laser, a polygon mirror, an F-θ lens, and the like, and an image inputted from a host device (not shown) such as a document reading device, a computer, a word processor, etc. having a photoelectric conversion element such as a CCD. The laser beam L modulated in accordance with the time series electric digital pixel signal of information is emitted, and the uniformly charged surface of the rotating photosensitive drum 101 is subjected to laser beam scanning exposure. By this laser beam scanning exposure, an electrostatic latent image corresponding to the scanning exposure pattern is formed on the peripheral surface of the rotary photosensitive drum 101.
[0018]
  A toner developing device 104 reversely develops or normally develops the electrostatic latent image on the peripheral surface of the rotating photosensitive drum 101 as a toner image in the developing unit D. Reference numeral 104a denotes a developing sleeve (developing roller) which is close to or in contact with the photosensitive drum 101, and a predetermined developing bias is applied from the developing bias applying power source S2.
[0019]
  Reference numeral 105 denotes a conductive / elastic transfer roller as transfer means, which is in contact with the photosensitive drum 101 with a predetermined pressure contact force in parallel with the photosensitive drum 101, and has a peripheral speed substantially the same as the rotational peripheral speed of the photosensitive drum 101. The photosensitive drum 101 rotates in the forward direction. A contact portion between the photosensitive drum 101 and the transfer roller 105 is a transfer portion (transfer nip portion) T. Then, the transfer material P fed from a paper supply unit (not shown) is introduced into the transfer unit T at a predetermined control timing, and the transfer unit T is nipped and conveyed. In the meantime, a predetermined transfer bias having a polarity opposite to the toner charging polarity is applied to the transfer roller 105 from the transfer bias applying power source S3, and the toner image on the photosensitive drum 101 surface side is electrostatically transferred to the transfer material P surface. It will be done.
[0020]
  The transfer material P, which is nipped and conveyed by the transfer unit T and receives the transfer of the toner image, is separated from the surface of the photosensitive drum 101, introduced into an image fixing unit (not shown), and subjected to image fixing processing to be discharged as an image formed product. Is done.
[0021]
  Further, the surface of the photosensitive drum 101 after the transfer of the toner image onto the transfer material P is neutralized by being subjected to the entire exposure by the pre-exposure device 106, and cleaned by the cleaning device 107 after removal of adhering contaminants such as transfer residual toner. And repeatedly used for image formation. The cleaning device 107 is of a blade type in this example, and adhering contaminants such as transfer residual toner on the surface of the photosensitive drum 101 are scraped off by a cleaning blade 107a and stored in a waste toner container.
[0022]
  The pre-exposure device 106 serving as a charge eliminating unit is, for example, an LED array or a fluorescent lamp, and a roller charging method is performed by uniformizing the disturbed surface potential of the surface of the photosensitive drum 101 that has passed through the transfer portion T by charge removal by full exposure. -Used to ensure the uniformity of charging in the DC charging system. The pre-exposure device 106 can be disposed between the cleaning device 107 and the charging roller 102.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
  In the image forming apparatus adopting the roller charging method / DC charging method as described above, when the neutralizing means 106 such as a pre-exposure device is omitted, a low temperature and low humidity environment (L / L environment of 12 to 17 ° C. and 5 to 15%) ), The disturbed surface potential of the surface of the photosensitive drum 101 that has passed through the transfer portion T cannot be made uniform by the charging roller 102, and horizontal streak-like unevenness occurs remarkably when a halftone image is output.
[0024]
  An object of the present invention is to provide a charging roller evaluation method that enables selection of a charging roller having characteristics that do not cause the above problems.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention is a charging roller evaluation method characterized by the following.
[0026]
  (1)coreAt least elastic material is coated around goldAnd a method for evaluating a charging roller that is in contact with a member to be charged and charges the member to be charged by applying a voltage,The time RT measured in the following (Voltage Response Measuring Method) is the DC current I applied to the charging roller.DCWhen RT = | 10 | ˜ | 30 | μA, time RT ≦ 0.7 ms or lessUse a charging rollerIt is characterized byEvaluation method of charging roller.
  <Voltage response measurement method>
  [A] The measuring device is
    a) a movable conductor;
    b) One side of the charging roller with respect to this movable conductor 4.90 to 7.84 N
        Means for pressing both sides with a force of (500-800 gF);
    c) means for rotationally driving the movable conductor to rotate the charging roller.
    d) a 1 kΩ resistor connected between the movable conductor and ground;
    e) means for applying a constant DC current between the core of the charging roller and the ground;
    f) Between the 1 kΩ resistor, the charging roller and the movable conductor.
        A first voltage Vc to be divided and a second voltage to be divided by the 1 kΩ resistor.
        Recording means for simultaneously measuring the voltage Vr of
Have
  [B] The means for applying the DC constant current has at least a current amplification factor of 200 μA / V, 20 μA / V, a slew rate of 20 V / μsec or more, and an accuracy at the time of voltage amplification of 0.5% (FS).
  [C] The charging roller as the object to be measured was left for 24 hours or more in an environment of a temperature of 12 to 17 ° C. and a humidity of 5 to 15%.
  [D] When the time when the second voltage Vr recorded by the recording means takes the minimum value is 0 ms, the average value of the first voltage Vc in 2 to 4 ms is expressed as V AVE And the first voltage Vc is V for the first time starting from the time 0 ms. AVE The time RT is measured.
  (2) The charging roller has a resistance of 10 5 -10 8 The method for evaluating a charging roller according to (1), wherein the charging roller is Ω.
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[0043]
[0044]
[0045]
[0046]
[0047]
[0048]
[0049]
[0050]
[0051]
  Here, the current amplification factor is the specification (spec) of the high-voltage power supply when the high-voltage power supply (Trek. 610.C) is used as a constant current control circuit. Specifically, for example, “200 μA / V” means that a current of 200 μA is supplied to a 1V input.
[0052]
  The “It mode” is a mode for controlling the current value at the high voltage output terminal when the high voltage power supply is specified as a constant current control circuit.
[0053]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0054]
  (1) Overall schematic configuration of image forming apparatus
  FIG. 1 is a schematic structural model diagram of an example of an image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus according to the present embodiment uses a transfer type electrophotographic process, a roller charging method, a DC charging method, a reversal development method, and a process cartridge method, and does not have a charge eliminating unit or a potential control unit such as a pre-exposure device. It is a printer.
[0055]
  1 is an image carrier(Subject to be charged)The rotary drum type electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum) is rotated at a predetermined process speed (circumferential speed) in the counterclockwise direction of the arrow, in this embodiment, 94.2 mm / sec.
[0056]
  The photosensitive drum 1 of this embodiment is an organic photoconductor in which a charge generation layer and a charge transport layer are sequentially laminated on a conductive substrate such as an aluminum drum. The charge transport layer is 15 μm in this embodiment.
[0057]
  The thickness of the charge transport layer is preferably 5 to 20 μm. That is, it is preferably 5 μm or more in terms of preventing current leakage to a minute defect of the photosensitive drum, and 20 μm or less in order to improve charging uniformity by increasing the charge density. The electrostatic capacity is 1cm on the photosensitive drum.2The per-capacitance becomes 100 pF to 600 pF.
[0058]
  Reference numeral 2 denotes a charging roller as a contact charging member. The charging roller 2 of this embodiment has a diameter of φ12, a surface length of 230 mm, 10 mm, and a circumference of a cored bar (conductive shaft) 2a of φ6 and at least an elastic layer 2b.5It is an elastic roller with a resistance of Ω.
[0059]
  The layer configuration of the charging roller 2 is arbitrary. For example, the charging roller 2 may have a plurality of layers such as two layers or three layers in which a dielectric layer or a surface layer is further laminated on the outer periphery of the elastic layer 2b.
[0060]
  The charging roller 2 is brought into contact with the photosensitive drum 1 with a predetermined pressing force by a pressing means (not shown) in parallel with the photosensitive drum 1, and rotates following the rotation of the photosensitive drum 1. A contact portion between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 is a charging portion (charging nip portion) N.
[0061]
  The pressing force of the charging roller 2 against the photosensitive drum 1 is constant in the range of 4.90 to 7.84 N (500 to 800 gF) on one side.
[0062]
  By applying a predetermined charging bias to the charging roller 2 from the charging bias application power source S1, the surface of the photosensitive drum 1 is charged to a predetermined polarity and potential. In this embodiment, a DC charging system is used. In this embodiment, a DC voltage of -1250 V is applied from the charging bias application power source S1 to the charging roller 2, and the surface of the photosensitive drum 1 is contact-charged with a charging potential (dark portion potential) of -700V. .
[0063]
  The applied voltage to the charging roller 2 is preferably −1000 V or less in order to improve the charging uniformity by increasing the charge density, and −1500 V or more in terms of preventing current leakage to minute defects on the photosensitive drum.
[0064]
  L is a laser beam output from a laser beam scanner (not shown) serving as a latent image forming unit, and the charged surface of the photosensitive drum 1 is scanned and exposed by this laser beam L. An electrostatic latent image of image information corresponding to the scanning exposure pattern is formed on the peripheral surface of the rotating photosensitive drum 1 by the potential contrast with the dark portion potential portion due to the charged potential (bright portion potential) of the exposed portion being attenuated to -150V. Is done.
[0065]
  Reference numeral 4 denotes a toner developing device. In this embodiment, the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 is reversely developed in the developing portion D by the developing device. Reference numeral 4a denotes a developing sleeve that is close to or in contact with the photosensitive drum 1, and is rotated at a predetermined peripheral speed in the clockwise direction of an arrow. A proximity portion or a contact portion of the developing sleeve 4a with respect to the surface of the photosensitive drum 1 is a developing portion D.
[0066]
  A doctor blade 4b made of urethane rubber or the like having a proximal end attached to the developing sleeve container 4c is in elastic contact with the developing sleeve 4a, and the layer thickness of the toner on the surface of the developing sleeve 4a is 0.4 to 4 by the doctor blade 4b. 1.0 mg / cm2Is a predetermined value −7 μC / g of a uniform charge amount. t is a developer (toner) stored in the developer container 4d, which is agitated by the agitating member 4e, and a part thereof is supplied to the developing sleeve container 4c and applied to the developing sleeve 4a by the doctor blade 4b. .
[0067]
  Further, a predetermined developing bias, -500 V in this embodiment, is applied to the developing sleeve 4a from the developing bias applying power source S2.
[0068]
  As the developer (toner), magnetic toner, non-magnetic toner, polymerized toner, and pulverized toner can be used.
[0069]
  Reference numeral 5 denotes a conductive / elastic transfer roller as transfer means, which is in contact with the photosensitive drum 1 in parallel with the photosensitive drum 1 with a predetermined pressure contact force, and has a rotational speed substantially equal to the rotational peripheral speed of the photosensitive drum 1. The photosensitive drum 1 rotates in the forward direction. A contact portion between the photosensitive drum 1 and the transfer roller 5 is a transfer portion (transfer nip portion) T. Then, the transfer material P fed from a paper supply unit (not shown) is introduced into the transfer unit T at a predetermined control timing, and the transfer unit T is nipped and conveyed. In the meantime, a predetermined transfer bias having a polarity opposite to the toner charging polarity is applied to the transfer roller 5 from the transfer bias applying power source S3, and the toner image on the photosensitive drum 1 surface side is electrostatically transferred to the transfer material P surface. It will be done.
[0070]
  The transfer material P, which is nipped and conveyed by the transfer unit T and receives the transfer of the toner image, is separated from the surface of the photosensitive drum 1, introduced into an image fixing unit (not shown), subjected to image fixing processing, and discharged as an image formed product. Is done.
[0071]
  In addition, the photosensitive drum 1 surface cleaning device 7 after the transfer of the toner image onto the transfer material P is subjected to removal of adhering contaminants such as transfer residual toner and the like to be cleaned and repeatedly used for image formation. The cleaning device 7 is of a blade type in this embodiment, and adhering contaminants such as transfer residual toner on the surface of the photosensitive drum 1 are scraped off by a cleaning blade 7a and stored in a waste toner container 7b.
[0072]
  In the printer of this embodiment, the four process devices of the photosensitive drum 1, the charging roller 2, the developing device 4, and the cleaning device 7 are collectively a process cartridge PC that can be attached to and detached from the printer main body. The process cartridge PC is mechanically and electrically connected to the printer body by being mounted on the printer body in a predetermined manner.
[0073]
  In the present invention, at least the image carrier and the charging unit are integrally formed into a cartridge, and the process cartridge is detachable from the image forming apparatus main body. One or a plurality of other process devices such as a developing unit and a cleaning unit may be added to form a cartridge integrally, and the cartridge may be detachable from the image forming apparatus main body.
[0074]
  (2) Method for measuring resistance of charging roller 2
  FIG. 2 is a schematic diagram of a measuring apparatus for measuring the resistance of the charging roller 2.
[0075]
  Reference numeral 13 denotes a conductive drum as a movable conductor, which is rotatably supported by a bearing and is rotationally driven in a counterclockwise direction indicated by an arrow at a predetermined peripheral speed by a driving means (not shown).
[0076]
  The charging roller 2 as the object to be measured is arranged in parallel with the shaft of the conductive drum 13 by rotatably supporting both ends of the cored bar 2a on a bearing member (not shown), and the conductive drum 13 is pressed by a pressing means (not shown). It is set in pressure contact with a pressing force of 4.90 N (500 gF) on one side with respect to 13 surfaces. The charging roller 2 is driven to rotate the conductive drum 13.
It is driven to rotate.
[0077]
  The cored bar 2a of the charging roller 2 is connected to a direct current power supply (DC power supply) 14, and the conductive drum 13 is connected to the ground of the DC power supply 14 via a carbon resistor (resistor) 15 of 10 kΩ. .
[0078]
  Further, a voltmeter 16 is connected to both ends of the carbon resistor 15 to measure the voltage applied to the carbon resistor 15.
[0079]
  Then, after the above-mentioned apparatus in which the charging roller 2 as a measurement object is set is left in an L / L environment (15 ° C., 10%) for 24 hours or more, the conductive drum 13 is driven at a peripheral speed by a driving means (not shown). It is driven to rotate at 94.2 mm / s. The charging roller 2 is driven to rotate at the same peripheral speed as the conductive drum 13 rotates. A DC constant voltage of −50 V is applied by the DC power source 14. At this time, the voltage Vr divided by the resistor 15 is measured.
[0080]
  Hereinafter, a method for calculating the resistance value of the charging roller 2 will be described. The current I flowing through the system is obtained by Ohm's law.
[0081]
    I = Vr / 104...1)
  A partial pressure Vc to the charging roller 2 is calculated.
[0082]
    Vc = -50-Vr ...2)
  1) and 2)Therefore, the resistance value R of the charging roller 2 is expressed by the equation3)Sought by.
[0083]
    R = (− 50−Vr) / (Vr / 104) ...3)
  The roller resistance is obtained by the measurement method described above.
[0084]
  (3) Method for measuring voltage responsiveness of charging roller 2
  As described above, in a conventional DC charging type image forming apparatus that does not have a charge eliminating unit or a potential control unit such as a pre-exposure device, when a halftone image is output in an L / L environment, the image passes through a transfer unit. The disturbed surface potential of the image bearing member surface cannot be made uniform by the charging roller, and horizontal stripe-like unevenness occurs.
[0085]
  In this embodiment, paying attention to the fact that the amount of discharge current (20 μA) of the charging roller 2 with pre-exposure is significantly different from that without pre-exposure (5 μA), a constant DC current, especially a very small current, is applied. The voltage responsiveness of the charging roller 2 was noted.
[0086]
  FIG. 3 shows a charging roller 2 according to the present invention.Used in the evaluation methodThe schematic of the measuring apparatus for enforcing a voltage responsiveness measuring method is shown.
[0087]
  That is, similar to the resistance measuring device for the charging roller 2 shown in FIG. 2, the bearing is rotatably supported and is driven to rotate at a predetermined peripheral speed in the counterclockwise direction indicated by an arrow by a driving means (not shown). With respect to the conductive drum 13 serving as the conductor, the charging roller 2 serving as the object to be measured is rotatably supported by a bearing member (not shown) at both ends of the cored bar 2a in parallel with the axis of the conductive drum 13. It is arranged and set by pressing with a predetermined pressing force by a pressing means (not shown). The charging roller 2 is driven to rotate as the conductive drum 13 is driven to rotate.
[0088]
  The pressing force of the charging roller 2 against the conductive drum 13 as a movable conductor is constant in the range of 4.90 to 7.84 N (500 to 800 gF) on one side.
[0089]
  In this example, the charging roller is set by pressing with a pressing force of 4.90 N (500 gF) on one side by pressing means (not shown) on both sides of the charging roller.
[0090]
  The cored bar 2a of the charging roller 2 is connected to a direct current power source (DC power source) 14, and the conductive drum 13 is connected to the ground of the DC power source 14 through a carbon resistor (resistor) 17 of 1 kΩ. .
[0091]
  Further, the voltage measuring device 18 is connected so that the behavior of the voltage Vc divided between the charging roller 2 and the conductive drum 13 and the behavior of the voltage Vr divided by the carbon resistor 17 can be monitored simultaneously.
[0092]
  The DC power source 14 in this example is Trek 610C manufactured by Trek Co., Ltd., which has a slew rate of 20 V / μsec or more and an accuracy of voltage amplification of 0.5% (FS), and was measured in the It mode.
[0093]
  Moreover, the voltage measuring device 18 used ORM1200 by Yokogawa Electric Corporation.
[0094]
  Then, after leaving the above-mentioned apparatus in which the charging roller 2 as the measurement object is set in the L / L environment for 24 hours or more, the conductive drum 13 is rotated by a driving means (not shown).
Driven at a speed of 94.2 mm / s.
[0095]
  A DC power source 14 applies a DC constant current of −10 μA to the metal core 2 a of the charging roller 2 and is divided into a voltage Vc divided between the charging roller 2 and the conductive drum 13 and a carbon resistor 17. The behavior of the voltage Vr was simultaneously monitored by the voltage measuring device 18 at a sampling frequency of 20 kHz.
[0096]
  FIG. 4 is obtained by the voltage meter 18.
    A) a voltage Vc divided between the charging roller 2 and the conductive drum 13;
    B) Voltage Vr divided by the carbon resistor 17
It is a waveform.
[0097]
  When the time point A at which the voltage Vr applied to the carbon resistor 17 takes the minimum value is 0, the average value of the voltage Vc divided between the charging roller 2 and the conductive drum 13 in 2 to 4 ms (section B). VAVEThe voltage Vc divided between the charging roller 2 and the conductive drum 13 starting from time 0 is V for the first time.AVEA time RT (time C) is a value RT indicating responsiveness to the voltage of the charging roller 2.
[0098]
  In this example, for the sake of strictness, the same measurement was performed five times or more, and the average value of the obtained values excluding the maximum value and the minimum value was defined as RT.
[0099]
  Similarly, the time RT was measured for DC constant currents of −20 μA and −30 μA.
[0100]
  (4) Verification
  In the printer of FIG. 1 described above, the L / L environment in the case where the example rollers 1 to 4 and the comparative example rollers 1 to 6 having various resistance values and times RT as shown in Table 1 are used as the charging roller 2. Evaluation of the horizontal streaky unevenness, the current leakage to the minute defect of the photosensitive drum, and the charging ability were performed.
[0101]
  Example rollers 1 to 4 have a plurality of layers such as two or three layers, and materials include epichlorohydrin rubber, urethane rubber, EPDM, and the like, and ion conductive materials are used as conductive materials.
[0102]
  Comparative Example Rollers 1 to 6 have a plurality of layers such as two or three layers, and the materials include NBR, epichlorohydrin rubber, styrene butadiene rubber, EPDM, etc., and the conductive material used is an electronic conductive type. .
[0103]
  The resistance and time RT of each charging roller were measured by the resistance measuring method described in the above item (2) and the voltage responsiveness measuring method described in the item (3).
[0104]
  If the charging ability (convergence potential-potential at the first round of the drum) is ensured to be 20 V or less, there is no problem on the image.
[0105]
  As shown in Table 1, there was no correlation between the charging roller resistance and the horizontal stripe-like unevenness.
[0106]
  The resistance range is 10 to prevent current leakage to a minute defect of the photosensitive drum.510 to ensure Ω or more and charging ability (convergence potential-potential at the first circumference of the drum) 20 V or less.8It can be seen that Ω or less is necessary as a charging roller.
[0107]
  As shown in Examples 1 to 4, the relationship between the maximum value of RT and the horizontal streak between the applied currents of −30 to −10 μA was correlated.
[0108]
  If the resistance is lowered as in the comparative example roller 3, the RT decreases, but it is impossible to achieve both current leakage prevention to a minute defect of the photosensitive drum 1.
[0109]
  As shown in Table 1, a good image was obtained with a charging roller having an RT of 0.7 ms or less, and the deterioration of the horizontal stripe was verified by increasing the RT.
[0110]
  As described above, by using the charging roller 2 having an RT of 0.7 ms or less, a uniform halftone image can be obtained even in DC charging without using a neutralizing means such as pre-exposure in an L / L environment. it can.
[0111]
  The RT described in this example is the most severe in the L / L environment. For example, in an environment such as 23 ° C./60% or 32.5 ° C./80%, RT increases and horizontal stripes tend to decrease.
[0112]
[Table 1]
[0113]
  In Table 1, “maximum RT” of “maximum RT (ms) between −30 to −10 μA”
  a) RT as the average value of the numerical values excluding the maximum value and the minimum value among the measured values of 5 times or more when the current applied to the charging roller is “−10 μA”.
  b) RT as an average value of numerical values excluding the maximum value and the minimum value among five or more measured values when the current applied to the charging roller is “−20 μA”.
  c) RT as an average value of numerical values excluding the maximum value and the minimum value among the measured values of 5 times or more in the case of the current “−30 μA” applied to the charging roller.
  It is the largest RT value among the RTs as the average values of the above a), b) and c).Claim 1“RT” in this is this “maximum RT”.
[0114]
  When pre-exposure is specified, a current of about 30 μA flows during image formation. This time is the RT value at the time of 30 μA energization in RT measurement. At this time, no horizontal stripes are generated even with the conventional AC + DC charging roller, and the RT value is 0.7 ms. When pre-exposure is not used (when 10 μA is energized), it becomes 2.7 ms.
[0115]
  In the charging rollers of Examples 1 to 3, a base layer made of urethane foam rubber is provided on the outer periphery of the core metal, and a conductive intermediate layer is formed by extrusion on the outer peripheral surface of the base layer. Is coated.
[0116]
  In the charging rollers of Comparative Examples 1 to 6, a base layer made of a conductive elastic material is provided on the outer periphery of the cored bar, and an intermediate layer to the right of conductivity is formed on the outer periphery of the base layer. The surface layer is coated with.
[0117]
  Materials for the base layer include EPDM (ethylene-propylene-diene copolymer), polybutadiene, natural rubber, polyisoprene, SBR (styrene butadiene rubber), CR (chloroprene), NBR (acrylonitrile butadiene rubber), silicon rubber, urethane Rubbers such as rubber and epichlorohydrin rubber; RB (butaneene resin), SBS (styrene-butadiene-styrene elastomer), etc. are used, and conductive materials to be added are general conductive materials such as titanium oxide, carbon, and conductive tin oxide. It was used.
[0118]
  Materials for the intermediate layer include styrene resin, vinyl chloride resin, olefin resin, polyester resin, polyamide resin, urethane resin, polyethylene, polypropylene, urethane nylon, ABS, EVA, fluororesin, polycarbonate, polystyrene, etc. As the conductive material to be added, a general conductive material such as titanium oxide, carbon, conductive tin oxide or the like was used.
[0119]
  The surface layer was prepared by adding a conductive material to a fluororesin with a roll coater.
[0120]
  (5) Other
  1) The image exposure means for forming the electrostatic latent image is not limited to the laser scanning exposure means such as the printer of the embodiment. Capable of forming an electrostatic latent image corresponding to image information, such as normal analog image exposure, exposure means of a light emitting element array such as an LED, and exposure means using a combination of a light emitting element such as a fluorescent lamp and a liquid crystal shutter. That's fine.
[0121]
  2) The image carrier is not limited to a photoreceptor, and may be an electrostatic recording dielectric or the like. In this case, the dielectric surface is uniformly primary-charged to a predetermined polarity and potential, and is then selectively discharged by a discharging means such as a discharging needle head or an electron gun to form an electrostatic latent image.
[0122]
  3) The electrostatic latent image toner developing means may use a one-component developer or a two-component developer. Regular developing means may be used.
[0123]
  4) The transfer means may be a transfer belt type or the like, or a non-contact type corona charger.
[0124]
  5) The transfer material that receives the transfer of the toner image from the image carrier may be an intermediate transfer member such as a transfer drum or a transfer belt.
[0125]
  6) The image forming apparatus may be a cleaner-less system in which a cleaning device is not provided and the transfer residual toner on the image carrier is simultaneously collected by the developing device.
[0126]
【The invention's effect】
  As described above, the present inventionAccording to the charging roller evaluation method,An image forming apparatus adopting a roller charging system / DC charging system has a simple configuration in which a static elimination unit or a potential control unit such as a pre-exposure apparatus for performing a static elimination process on the surface of an image carrier that has passed through a transfer unit is omitted, and L / L Even in the environment, when charging a halftone image, it is possible to ensure uniform charging performance without unevenness, and at the same time prevent current leakage to the micro defects of the image carrier and charge performance.A charging roller having characteristics can be selected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration model diagram of a main part of an image forming apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration model diagram of a charging roller resistance measuring device.
FIG. 3 is a schematic configuration model diagram of a charging roller voltage response measuring apparatus.
FIG. 4 is a measurement chart of charging roller voltage response measurement.
FIG. 5 is a schematic configuration model diagram of an example of a DC charging type image forming apparatus having a pre-exposure device.
[Explanation of symbols]
  DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ... Photosensitive drum (image carrier), 2,102 ... Charging roller, 103 ... Laser beam scanner, L ... Laser beam, 4,104 ... Developing device, 5,105 ... Transfer roller, 106 ... Pre-exposure device (static elimination means), 7,107 ... Cleaning device, P ... Transfer material, S, S2, S3 ... Bias applied power supply, 13 ... Conductive drum, 14 ... DC power supply, 15 ... 10kΩ carbon resistor, 16 ... Voltmeter, 17 ... 1kΩ carbon resistor, 18 ... Voltage measuring instrument

Claims (2)

金の周囲に少なくとも弾性体が被覆され、被帯電体に当接され、電圧が印加されることで被帯電体を帯電する帯電ローラの評価方法であって、下記の(電圧応答性測定方法〉において測定された時間RTが、帯電ローラに印加する直流電流IDC=|10|〜|30|μAのとき、時間RT≦0.7ms以下である帯電ローラを使用する帯電ローラとすることを特徴とする帯電ローラの評価方法。
〈電圧応答性測定方法〉
[A]測定装置は、
a)可動の導電体と、
b)帯電ローラをこの可動の導電体に対し一定の片側4.90〜7.84N
(500〜800gF)の力で両側を押圧する手段と、
c)前記可動の導電体を回転駆動して帯電ローラを従動回転させる手段と、
d)前記可動の導電体とアースとの間に接続した1kΩの抵抗器と、
e)前記帯電ローラの芯金とアースとの間に直流定電流を印加する手段と、
f)前記1kΩの抵抗器と、前記帯電ローラと前記可動の導電体との間に
分圧される第1の電圧Vcと、前記1kΩの抵抗器に分圧される第2
の電圧Vrとを同時に測定する記録手段と、
を有する。
[B]前記直流定電流を印加する手段は少なくとも電流増幅率が200μA/V、20μA/V、スルーレートが20V/μsec以上、電圧増幅時の精度が0.5%(FS)を有する。
[C]被測定体である帯電ローラは、温度12〜17℃、湿度5〜15%の環境下において、24時間以上放置されたものである。
[D]前記記録手段によって記録された前記第2の電圧Vrが最小値を取る時間を時間0msとしたとき、2〜4msにおける前記第1の電圧Vcの平均値をVAVEとし、前記時間0msを起点に前記第1の電圧Vcが初めてVAVEとなる時間RTを測定する。
At least an elastic member is coated around the core metal, is in contact with the member to be charged, an evaluation method of the charging roller that charges the member to be charged by a voltage is applied, (the voltage response measurement method described below the measured time RT in> direct current I DC is applied to the charging roller = | 10 | ~ | 30 | when .mu.A, to the charging roller for use charging roller is less time RT ≦ 0.7 ms A method for evaluating a charging roller.
<Voltage response measurement method>
[A] The measuring device is
a) a movable conductor;
b) One side of the charging roller with respect to this movable conductor 4.90 to 7.84 N
Means for pressing both sides with a force of (500-800 gF);
c) means for rotationally driving the movable conductor to rotate the charging roller.
d) a 1 kΩ resistor connected between the movable conductor and ground;
e) means for applying a constant DC current between the core of the charging roller and the ground;
f) a first voltage Vc divided between the 1 kΩ resistor, the charging roller and the movable conductor, and a second voltage divided by the 1 kΩ resistor.
Recording means for simultaneously measuring the voltage Vr of
Have
[B] The means for applying the DC constant current has at least a current amplification factor of 200 μA / V, 20 μA / V, a slew rate of 20 V / μsec or more, and an accuracy at the time of voltage amplification of 0.5% (FS).
[C] The charging roller as the object to be measured is left to stand for 24 hours or more in an environment of a temperature of 12 to 17 ° C. and a humidity of 5 to 15%.
[D] When the time when the second voltage Vr recorded by the recording means takes the minimum value is 0 ms, the average value of the first voltage Vc in 2 to 4 ms is V AVE , and the time 0 ms The time RT when the first voltage Vc becomes V AVE for the first time is measured from
前記帯電ローラの抵抗が10〜10Ωであることを特徴とする請求項1に記載の帯電ローラの評価方法。 The charging roller evaluation method according to claim 1, wherein a resistance of the charging roller is 10 5 to 10 8 Ω .
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