JP4314749B2 - Charging apparatus and image forming apparatus - Google Patents

Charging apparatus and image forming apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP4314749B2
JP4314749B2 JP2001062114A JP2001062114A JP4314749B2 JP 4314749 B2 JP4314749 B2 JP 4314749B2 JP 2001062114 A JP2001062114 A JP 2001062114A JP 2001062114 A JP2001062114 A JP 2001062114A JP 4314749 B2 JP4314749 B2 JP 4314749B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charging
charged
charging device
film
cross
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001062114A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002268337A (en
Inventor
勝也 竹野内
康夫 高山
由貴 長森
辰男 奥野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd, Fujifilm Business Innovation Corp filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2001062114A priority Critical patent/JP4314749B2/en
Publication of JP2002268337A publication Critical patent/JP2002268337A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4314749B2 publication Critical patent/JP4314749B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタなどに用いられる電子写真方式の画像形成装置の荷電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、複写機やプリンタなどに用いられる電子写真方式の画像形成装置では、帯電や除電を行なう荷電装置が広く用いられている。
【0003】
電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラムなどの電荷受容体の表面を帯電装置により帯電させ、露光することにより静電潜像を形成し、現像剤を付着させることによりその静電潜像を可視化して現像像を得、その現像像を記録紙などに転写し、定着させるプロセスを経て、記録紙上に画像を形成させている。
【0004】
このような画像形成装置に用いられる帯電装置には、コロナ放電などを利用した非接触式帯電方式と、帯電ロールなどを用いる接触帯電方式とがある。
【0005】
しかし、コロナ放電を利用した非接触式帯電装置はオゾンなどが大量発生するという問題や、スペースやコストの問題があることから、電荷受容体表面に接触するように導電性部材を配置し、その導電性部材に電圧を印加して接触部近傍の微小空隙で放電を発生させて帯電させる接触式帯電方式が開発されている。
【0006】
しかし、導電性の弾性ロールを用いるものは構造が複雑になりやすく、また電荷受容体との密着性を高め安定した微小空隙を確保するのが難しい。また、導電性ブラシを用いるものは、均一な接触は得やすいが、帯電むらによる画像欠陥が生じやすい。さらに、ブレードを用いるものは、残留トナーや外添剤による汚れが生じ、画質欠陥や異常放電が発生しやすい。
【0007】
一方、簡単な構成で安定した接触が得やすく、部材のコストが安価であるフイルム状部材を用いる接触帯電装置が特開平4−249270号公報に開示されている。
【0008】
しかし、開示された接触帯電装置は、電荷受容体にフイルム状部材を押し付けたまま帯電を行なうため、フイルム状部材が振動し、帯電電圧が不安定になりやすい上、接触部にトナーなどの異物が付着して帯電電圧が不均一になるという問題がある。
【0009】
この問題を改善するため、フイルム状部材に交流電圧を重畳した直流電圧を印加する方法があるが、電荷受容体の表面エネルギーが増加することによるクリーニング不良、電荷受容体の磨耗、帯電音の発生、低帯電効率という新たな問題が発生する。
【0010】
そこで、可撓性を有するフイルム状部材を円筒状に形成した導電性部材を、支持ローラの周面に移動可能に当接させて支持し、フイルム状部材を撓ませた状態で電荷受容体に接触させる帯電装置が、特開平4−232977号公報や特開平5−72869号公報に開示されている。
【0011】
この帯電装置によれば、導電性部材と電荷受容体との摩擦帯電が小さくなり、振動による帯電不良が解消できるという利点がある。また、異物が付着しても導電性部材が回転するため、縦筋状の画質欠陥の発生を回避することができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平4−232977号公報や特開平5−72869号公報に開示されている帯電装置は、長期間使用すると、帯電不良が発生し、画質低下を招いてしまう。特に、電荷受容体にクリーナが取りつけられていないクリーナレスシステムの画像形成装置においては、帯電装置が未転写の残留トナーや放電生成物の附着した電荷受容体に摺擦するため、帯電装置表面の異物附着が助長され、帯電不良を起こすという不具合がある。
【0013】
このような、不具合を改善するため、ブラシやスポンジなどのクリーニングパッドを帯電装置の表面に設置し、汚れを除去するという技術が特開平8−137207号公報や特開平9−90841号公報に開示されている。
【0014】
しかし、この開示された帯電装置は、清掃部材としてスポンジなどを用い、そのスポンジなどの表面のセル内に異物を保持する構成であり、形成されるセル数が限られ、清掃能力には限界があるため、長期間使用すると帯電不良が発生し、画質低下を招くという不具合がある。
【0015】
特にクリーナレスシステムの画像形成装置においては、帯電装置表面の異物付着が助長され、異常放電を引き起こしやすいので、帯電装置が早期に使用不能となったり、筋状の画質欠陥を発生させてしまうという不具合がある。
【0016】
さらに、帯電装置が電荷受容体に摺擦することにより導電性部材表面にトナーが固着してしまうという致命的欠陥もある。
【0017】
以上では、従来の帯電装置の問題点について説明したが、表面に汚れが付着すると様々な問題を引き起こす点に関しては、帯電装置と同じ原理で動作する転写装置や除電装置など、電荷の授受を行なう装置(以下ではこれらの装置を荷電装置と呼ぶ。)においても共通の問題点である。
【0018】
本発明は上記事情に鑑み、クリーニング手段により荷電装置表面に付着する異物を確実に除去し、被荷電体を均一かつ安定に荷電させることができる荷電装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する第1の発明の荷電装置は、所定の移動方向に移動する被荷電体に接触もしくは近接して該被荷電体を所定の電位に荷電させる接触荷電部材と、該接触荷電部材をクリーニングするクリーニング部材とを備えた荷電装置において、上記接触荷電部材が、所定の第1の曲率半径の第1の断面部分と該第1の曲率半径よりも小さい第2の曲率半径の第2の断面部分とを有する断面形状を持ち上記被荷電体の移動方向に交わる幅方向に延びる棒状の支持体と、上記支持体を取り巻き上記被荷電体に接触もしくは近接して該支持体のまわりを循環移動しながら該被荷電体を荷電させるチューブ状の荷電フイルムとを備え、上記第1の断面部分で上記被荷電体と接触もしくは近接して該被荷電体を荷電させるものであり、上記クリーニング部材が、上記支持体のまわりを循環移動する荷電フイルムを、該荷電フイルムが該支持体の上記第2の断面部分を通過する位置でクリーニングするものであることを特徴とする。
【0020】
ここで、上記クリーニング部材は、上記支持体の上記第2の断面部分に対向する位置に配設された、上記荷電フイルム表面をブラッシングするクリーニングブラシであることが好ましい。
【0021】
また、上記クリーニングブラシが、ロールシャフト表面にブラシシートを巻きつけてなる、回転可能なブラシロールであることが好ましい。
【0022】
また、上記ブラシロールに回転方向の駆動力を供給する駆動手段を備えたことが好ましい。
【0023】
さらに、上記ブラシロールを、上記荷電フイルムと摺擦するように、該荷電フイルムとは速度差を持って駆動する駆動手段を備えたことも好ましい態様である。
【0024】
上記目的を達成する第2の発明の荷電装置は、所定の移動方向に移動する被荷電体に接触もしくは近接して該被荷電体を所定の電位に荷電させる接触荷電部材と、該接触荷電部材をクリーニングするクリーニング部材とを備えた荷電装置において、上記接触荷電部材が、所定の第1の曲率半径の第1の断面部分と上記第1の曲率半径よりも大きい曲率半径もしくは平坦な第2の断面部分とを有する断面形状を持ち上記被荷電体体の移動方向に交わる幅方向に延びる棒状の支持体と、上記支持体を取り巻き上記被荷電体に接触もしくは近接して該支持体のまわりを循環移動しながら該被荷電体を荷電させるチューブ状の荷電フイルムとを備え、上記第1の断面部分で上記被荷電体と接触もしくは近接して該被荷電体を荷電させるものであり、上記クリーニング部材は、上記支持体のまわりを循環移動する荷電フイルムを、該荷電フイルムが該支持体の前記第2の断面部分を通過する位置でクリーニングするものであることを特徴とする。
【0025】
ここで、上記クリーニング部材は、上記支持体の上記第2の断面部分において上記荷電フイルムに接触して該荷電フイルム表面の汚れを取り除くクリーニングブレードであることが好ましい。
【0026】
ここで、第1の発明と第2の発明の荷電装置の上記荷電フイルムに回転方向の駆動力を供給する駆動手段を備えたことが好ましい。
【0027】
また、第1の発明と第2の発明の荷電装置の上記荷電フイルムを、上記被荷電体と摺擦するように、該被荷電体とは速度差を持って駆動する駆動手段を備えたことが好ましい。
【0028】
さらに、第1の発明と第2の発明の荷電装置の上記クリーニング部材が導電性を有し、かつ、該クリーニング部材に電気的バイアスを印加することができる電源機構を備え、少なくともクリーニング動作中に、上記導電性を有するクリーニング部材にバイアス電圧を印加することにより上記荷電フイルムをバイアス・クリーニングすることが好ましい。
【0029】
ここで、第2の発明の荷電装置の上記支持体の表面、または上記荷電フイルムの上記支持体と接する面に電気絶縁層備え、上記導電性を有するクリーニング部材は、該荷電フイルムをバイアス・クリーニングするとともに該荷電フイルムに所定のバイアス電圧を印加するものであることが好ましい。
【0030】
上記目的を達成する第3の発明の荷電装置は、所定の移動方向に移動する被荷電体に接触もしくは近接して該被荷電体を所定の電位に荷電させる接触荷電部材と、該接触荷電部材をクリーニングするクリーニング部材とを備えた荷電装置において、上記接触荷電部材は、上記被荷電体の移動方向に交わる幅方向に延びる回転ロールであって、上記クリーニング部材は、上記回転ロールに接触して回転もしくは振動する、該回転ロールとの接触面に汚れ取込用の複数の孔が形成されたものであることを特徴とする。
【0031】
ここで、上記クリーニング部材は、上記接触荷電部材の回転に伴って回転もしくは振動する円筒状部材であることが好ましい。
【0032】
また、上記クリーニング部材は、上記接触荷電部材の回転に伴って振動するもしくは固定されて保持される平板状部材であることが好ましい。
【0033】
さらに、上記クリーニング部材に、該クリーニング部材にバイアス・クリーニングを行わせるためのバイアス電圧を印加する電源を備えたものであることも好ましい態様である。
【0034】
上記目的を達成する第1の発明の画像形成装置は、トナー像を形成し該トナー像を記録媒体に転写および定着することにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、所定の移動方向に移動する、画像形成のいずれかの過程に用いられる部材あるいは記録媒体からなる被荷電体に接触もしくは近接して該被荷電体との間で電荷の授受を行う接触荷電部材と、該接触荷電部材をクリーニングするクリーニング部材とを具備する荷電装置を備え、上記接触荷電部材が、所定の第1の曲率半径の第1の断面部分と該第1の曲率半径よりも小さい第2の曲率半径の第2の断面部分とを有する断面形状を持ち上記被荷電体の移動方向に交わる幅方向に延びる棒状の支持体と、上記支持体を取り巻き上記被荷電体に接触もしくは近接して該支持体のまわりを循環移動しながら該被荷電体を荷電させるチューブ状の荷電フイルムとを備え、上記第1の断面部分で上記被荷電体と接触もしくは近接して該被荷電体を荷電させるものであり、上記クリーニング部材が、上記支持体のまわりを循環移動する荷電フイルムを、該荷電フイルムが該支持体の前記第2の断面部分を通過する位置でクリーニングするものであることを特徴とする。
【0035】
上記目的を達成する第2の発明の画像形成装置は、トナー像を形成し該トナー像を記録媒体に転写および定着することにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、所定の移動方向に移動する、画像形成のいずれかの過程に用いられる部材あるいは記録媒体からなる被荷電体に接触もしくは近接して該被荷電体を所定の電位に荷電させる接触荷電部材と、該接触荷電部材をクリーニングするクリーニング部材とを具備する荷電装置を備え、上記接触荷電部材が、所定の第1の曲率半径の第1の断面部分と、上記第1の曲率半径よりも大きい曲率半径もしくは平坦な第2の断面部分とを有する断面形状を持ち上記被荷電体の移動方向に交わる幅方向に延びる棒状の支持体と、上記支持体を取り巻き上記被荷電体に接触もしくは近接して該支持体のまわりを循環移動しながら該被荷電体を荷電させるチューブ状の荷電フイルムとを備え、上記第1の断面部分で上記被荷電体と接触もしくは近接して該被荷電体を荷電させるものであり、上記クリーニング部材は、上記支持体のまわりを循環移動する荷電フイルムを、該荷電フイルムが該支持体の上記第2の断面部分を通過する位置でクリーニングするものであることを特徴とする。
【0036】
上記目的を達成する第3の発明の画像形成装置は、トナー像を形成し該トナー像を記録媒体に転写および定着することにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、所定の移動方向に移動する、画像形成のいずれかの過程に用いられる部材あるいは記録媒体からなる被荷電体に接触もしくは近接して該被荷電体を所定の電位に荷電させる接触荷電部材と、該接触荷電部材をクリーニングするクリーニング部材とを備えた荷電装置において、上記接触荷電部材は、上記被荷電体の移動方向に交わる幅方向に延びる回転ロールであって、上記クリーニング部材は、上記回転ロールに接触して回転もしくは振動する、該回転ロールとの接触面に汚れ取込用の複数の孔が形成されたものであることを特徴とする。
【0037】
【発明の実施の形態】
はじめに、第1の発明の荷電装置の実施形態について説明する。
【0038】
図1は、第1の発明の第1の実施形態の帯電装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。
【0039】
図1に示す画像形成装置は、矢印A方向に回転する電荷受容体1を備え、帯電装置2がその電荷受容体1に接触しながら電荷受容体1の表面を一様に帯電させ、露光装置3がその帯電した電荷受容体1表面に露光光を照射して静電潜像を形成させ、現像装置4が、その静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成させる。電荷受容体1表面に形成されたトナー像を、記録媒体5を挟んで電荷受容体1と対向する位置にある転写装置6が、矢印B方向に搬送されてきた記録媒体5に転写し、定着装置(図示しない)が、加熱してその記録媒体5に定着させる。
【0040】
記録媒体5にトナー像を転写した後の電荷受容体1は除電ランプ7で除電された後、帯電装置2が電荷受容体1を帯電させ、以下同様の画像形成プロセスが繰り返される。
【0041】
ここで、説明した画像形成装置は、電荷受容体の残留トナーをクリーニングするクリーナを備えていないクリーナレスシステムであるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【0042】
図2は、第1の発明の第1の実施形態の帯電装置を示す概略構成図である。
【0043】
図2に示すように、帯電装置2は、バイアス電圧が印加される給電電極10を備え、その給電電極10の周囲には、棒状の支持部材11が円形の断面部12と、その円形の断面部より曲率半径が小さい小曲率半径の断面部13とを有する鶏卵形状断面を形成し、その支持部材11の周りをチューブ状の帯電フイルム15が覆い、その帯電フイルム15は、支持部材11の周りを回転しながら、その支持部材11の鶏卵形状断面のうちの円形の断面部12を通過する位置で電荷受容体1と接触している。
【0044】
支持部材11の鶏卵形状断面のうちの小曲率半径の断面部13を通過する位置には帯電フイルム15をブラッシングするクリーニングブラシ16が備えられ、クリーニングブラシ16は図示しない駆動部材により回転駆動されて導電性フイルム15を摺擦する。
【0045】
クリーニングブラシ16が摺擦する小曲率半径の断面部13を通過する位置よりも円形の断面部12寄りの帯電フイルム15の両側には、シール部材17が備えられ、クリーニングブラシ16がブラッシングしたトナーなどの異物が電荷受容体1表面に飛散するのを封止している。
【0046】
ここで、帯電装置は、電荷受容体とは必ずしも接触している必要はなく、近接配置されているものであってもよい。この場合、給電電極10に電圧が印加されると、帯電フイルム15は、電荷受容体1との間に発生する静電気力により、電荷受容体1が回転するのに伴って回転する。また、電荷受容体1と帯電フイルム15との間には微小空隙が形成されるので、接触する場合と同様に安定した帯電が行なわれる。さらに、帯電フイルム15が電荷受容体1に近接配置されていると、帯電フイルム15に附着するトナー量を減少させることもできる。
【0047】
支持部材の断面を鶏卵形状とし、円形の断面部12と小曲率半径の断面部13とを設けているので、帯電パラメータとクリーニングパラメータとをそれぞれ独立に最適化することができる。つまり、小曲率半径の断面部13にクリーニングブラシ16を設けているので、断面部12と同じ曲率半径の部分に設けた場合よりもクリーニング性能を向上させることができる。
【0048】
このようにするとクリーニング性能が向上するという筆者らの実験結果を後に述べる。
【0049】
ここでは、円形の断面部12の曲率半径は5mmに、小曲率半径の断面部13の曲率半径半径は1.5mmに設定しているが、これに限定されるものではない。
【0050】
帯電フイルム15の材料は、半導電性を有するものであればよく、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、PEN、PEK、PES、PPS、PFA、PVdF、ETFE、CTFE等の樹脂、もしくはシリコンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、二トリルゴム等の合成ゴムにカーボンブラックや金属粉末、金属酸化物等の導電性の粉末を混入したものを使用することができる。また、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、EPDMゴム等の有極性ゴムや、アモルファスシリコン等の半導電性の無機材料を、絶縁体の基体上に薄膜もしくは厚膜蒸着して形成しても良い。
【0051】
ただし、有極性ゴムなどは付着力が強く、表面が粗いため、低付着性材料等で表面をコーティングすることにより均一な帯電を得ることができる。また、薄膜もしくは厚膜蒸着して形成した場合は、硬度が大きいため、電荷受容体に対して非接触に配置することが好ましい。
【0052】
帯電フイルム15の体積抵抗は、10 2 Ω・cm以下では火花放電が発生しやすいが、1011 Ω・cm以上になるとドット状の帯電不良を起こしやすいので、10 3 Ω・cmから1010 Ω・cmの範囲内で使用することが好ましい。
【0053】
特に、帯電装置の印加電圧を比較的低く設定したり、プロセススピードが150mm/s以上の高速機における電位変動を小さく抑えるには、体積抵抗を104 Ω・cmから107 Ω・cmの範囲内で使用することが最も好ましい。
【0054】
帯電フイルム15に印加する電圧は、直流電圧であっても、あるいは直流電圧に帯電開始電圧の2倍以上の交流電圧を重畳したものであってもよい。しかし、直流電圧に交流電圧を重畳したものは、電荷受容体と帯電装置の表面エネルギーを上昇させ、電荷受容体に悪影響を与えるので、直流電圧のみを印加することが好ましい。
【0055】
なお、帯電フイルム15に電圧を印加するには、例えば帯電フイルム15の内側にある支持部材11から、または帯電フイルム15に外接又は内接する給電電極10から電源を供給してもよく、あるいはクリーニングブラシ16に兼用させて供給しても良い。
【0056】
帯電フイルム15の厚さは10μmから1mm程度であることが好ましい。
【0057】
電荷受容体に接触する場合にはできるだけや柔らかくあたることが好ましいので薄い方がよいが、薄すぎると耐久性が低下するので、電荷受容体の真直度や、フイルム材のヤング率を勘案して厚さを決めることができる。
【0058】
ヤング率は500kg/cm2 から30000kg/cm2 となるように整形されることが好ましく、特に、電荷受容体に対して低ストレスであることが要求される場合には23000kg/cm2 以下とすることが望ましい。電荷受容体に対して非接触で配置する場合には、ヤング率が500kg/cm2 から10000kg/cm2 の柔らかいフィルム材では、真直度は2mm以下であればよく、ヤング率が10000kg/cm2 以上の硬いフイルム材では、真直度は1mm以下であればよく、0.5mm以下であればさらに好ましい。
【0059】
給電電極10の材料は、導電性を有し、クリーニングブラシに対向する働きをするのに充分な硬度があればよく、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、PEN、PEK、PES、PPS、PFA、PVdF、ETFE、CTFE等の樹脂、もしくはシリコンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、二トリルゴム等の合成ゴムにカーボンブラックや金属粉末、金属酸化物等の導電性の粉末を混入したものを使用することができる。また、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、EPDMゴム等の有極性ゴムや、アモルファスシリコン等の半導電性の無機材料を、絶縁体の基体上に薄膜もしくは厚膜蒸着して形成しても良い。
【0060】
ただし、有極性ゴムなどは付着力が強く、表面が粗いため、低付着性材料等で表面をコーティングする必要がある。
【0061】
さらに、上述した高分子材料に限定されるものではなく、例えばSUS、アルミニウム、黄銅等の金属であってもよい。
【0062】
給電電極10の形態は、帯電フイルム15表面又は裏面に接触することが可能であればどのような形態でもよく、例えばスポンジ、繊維、フェルト、ゴム、不織布、フォーム、樹脂、金属などからなるブロック体等が好ましい。
【0063】
給電電極10の抵抗値は、帯電フイルム15の抵抗値より小さければ充分であるが、環境変化や経時変化に伴う抵抗値変動を考慮すれば抵抗値は小さいほどよく、103 Ω・cm以下とすることがより好ましい。
【0064】
支持部材11の材料は、給電電極10を兼用しない場合は、絶縁性で、かつ、必要な形状に成形可能なものであればよく、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、PEN、PEK、PES、PPS、PFA、PVdF、ETFE、CTFE等の樹脂、もしくはシリコーンゴム、EPDM、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、二トリルゴム等の合成ゴムなどを使用することができる。
【0065】
また、給電電極10を兼用する場合は、上述した材料にカーボンブラックや金属粉末等の導電性の粉末を混入し、所定の抵抗値を得るように調整したものを用いればよい。
【0066】
支持部材11の形態は、帯電フイルム15の内面に接触することができるものであればどのような形態でもよく、例えばスポンジ、繊維、フェルト、ゴム、不織布、フォーム、樹脂、金属などからなるブロック体等が好ましい。
【0067】
ただし、クリーニングブラシ16の対向部材としての働きをする場合には充分な硬度が必要であり、クリーニングブラシ16の部材の材質や構成、押圧力、および支持部材11の小曲率半径の断面部13の曲率半径などにより決定される。
【0068】
支持部材11の形状は、帯電フイルム15が電荷受容体1と接触する位置の、円形の断面部12の曲率半径が5mmから10mmであり、帯電フイルム15をクリーニングする位置における小曲率半径の断面部13の曲率半径が1mmから2mmとなるように成形する。
【0069】
帯電装置の回転軸方向の帯電性能のばらつきを抑えるためには、ニップ部のマージンを確保する必要があり、円形の断面部の曲率半径12は、用紙がA4版の場合は4mm以上、A3版の場合は5mm以上とする必要がある。
【0070】
なお、小曲率半径の断面部13の曲率半径の範囲については後述する。
【0071】
クリーニングブラシ16は、金属または金属と同等の強度を有するロール状の部材の表面に、毛の束を、例えばらせん状に植毛し、植毛密度が3800本/cm2 から6200本/cm2 となるようにすることが好ましい。
【0072】
植毛密度が小さすぎるとクリーニング能力が不足し、植毛密度が大きすぎるとブラシ内部の毛にトナーが溜まってしまい、その溜まったトナーにより帯電フイルム15を汚してしまうからである。
【0073】
毛の材料は、トナーと同極性に帯電されやすい絶縁性材料、例えばポリプロピレンを使用することができるが、これに限定されるものではない。
【0074】
クリーニングブラシ16の回転方向は、帯電フイルム15をクリーニングする位置において、帯電フイルム15と同方向に回転するものであってもよく、帯電フイルム15と逆方向に回転するものであっても良い。
【0075】
この帯電装置に、直流電源から給電電極10に電圧が印加されると、帯電フイルム15と電荷受容体1とが近接又は接触する帯電領域近傍に形成される微小空隙において空気がイオン化され、直流電源の負極性側が給電電極に接続されていると、マイナスイオンが電荷受容体1側に流れ、電荷受容体1をマイナスに帯電させる。また、電圧の印加により導電性フイルム15は電荷受容体1の移動方向に引っ張られるので、帯電フイルム15と電荷受容体1との接触が安定するとともに、帯電フィルム15の抵抗が充分大きいので放電は安定し火花放電に至ることはない。さらに、帯電フイルム15が半導電性で、帯電領域における空隙部分で過大電流が流れないようにすることが可能であることから、電荷受容体1を均一に帯電させることができる。
【0076】
この帯電装置では、給電電極10から支持部材11を経由して帯電フイルム15に帯電用の電源を供給しているが、給電電極10を帯電フイルム15の表面に接触させて直接帯電フイルム15に電源を供給することも可能である。
【0077】
この場合、帯電フイルム15の内面に絶縁層を形成させてもよいし、支持部材11を絶縁性材料で構成してもよい。
【0078】
導電性の支持部材11を電荷受容体1に近接させると、放電電流がリークする危険性があるときには有効である。
【0079】
また、クリーニングブラシ16が給電電極10を兼ねることも可能である。
【0080】
なお、帯電フイルム15を径の異なる2本以上のロールで張架して、電荷受容体1に近接又は接触する位置あるいはクリーニングする位置の曲率半径を変化させることもできる。
【0081】
次に、本実施形態の帯電装置を用い、電荷受容体の帯電特性をテストした結果について説明する。
【0082】
図3は、第1の発明の第1の実施形態の帯電装置を用いて帯電特性をテストした試験装置を示す概略構成図である。
【0083】
図3に示す試験装置は、導体基板9が接地された、矢印A方向に回転するドラム状の電荷受容体1があり、電荷受容体1の周りには、その表面電位を検知する表面電位センサ20および表面電位センサ20が検知した表面電位を表示する表面電位計21と、電荷受容体1の表面電荷を除電する除電ランプ7とが配置され、電荷受容体1が回転する矢印A方向における表面電位センサ20の上流側には、本実施形態の帯電装置2が配置されている。
【0084】
帯電装置2は、支持部材11の鶏卵形状断面の円形の断面部12を通過する位置で帯電フイルム15が電荷受容体1と接触するように、支持部材11が固定されている。帯電装置2の給電電極10には直流電源22が接続され、直流電源22の出力電圧は任意に変化させることができるようになっている。
【0085】
ここで、帯電フイルム15は、厚さが30μm、50μmの可とう性のPVdF、ナイロン、ポリカーボネートを体積抵抗率がそれぞれ105Ω・cm、107Ω・cmとなるように形成したものを用いてテストを行なった。
【0086】
図4は、図3に示した試験装置で帯電特性をテストした結果を示す図である。
【0087】
図4において、横軸は給電電極10に印加した印加電圧をあらわし、縦軸は表面電位センサ20で検知した電荷受容体1の表面電位をあらわす。
【0088】
図中のグラフは、給電電極10に印加する直流電圧を0Vからマイナス2000Vまで変化させたときの電荷受容体1の表面電位を測定した結果を示したものである。
【0089】
直流電圧がマイナス550Vを越えると表面電位は直線的に上昇し、直流電圧がマイナス2000Vのときに表面電位は約マイナス1450Vに達することが確認された。また、この間に異常放電は発生せず、帯電フイルム15は図3に示した全ての材料について良好な結果が得られた。
【0090】
次に、本実施形態の帯電装置のクリーニング性能をテストした結果について説明する。
【0091】
本性能テストは、帯電装置の支持部材の鶏卵形状の断面のうちの小曲率半径の断面部における曲率半径を1.0mm、1.5mm、2.0mm、5.0mmに変化させて、A3版サイズの用紙に全面ハーフトーンの画像をそれぞれ2枚、5枚、10枚プリントした後に、帯電装置の帯電フイルムに付着しているトナー量を測定した。なお、円形の断面部の曲率半径は5.0mmである。
【0092】
試験装置は、図1に示した画像形成装置と同じ構成のものであることから、図および説明は省略する。
【0093】
なお、帯電装置に印加される直流電圧は、マイナス900Vである。
【0094】
また、クリーニングブラシは、φ8mmの金属シャフトに毛高2mmの絶縁性ポリプロピレン繊維を植毛密度が4650本/cm2 となるように植毛したものを、電荷受容体表面との干渉量が500μmとなるように配置し、帯電フイルムと同方向に、帯電フイルムの1.8倍の回転速度となるようにモーターで回転駆動させている。
【0095】
図5および図6は、第1の発明の第1の実施形態の帯電装置のクリーニング性能のテスト結果を示す図である。
【0096】
なお、図5と図6とは同じテスト結果を、パラメータにとる指標を変えてあらわしたものである。
【0097】
図5は、支持部材の鶏卵形状断面のうちの小曲率半径の断面部における曲率半径半径rをパラメータとしてあらわしたグラフである。
【0098】
図5において、横軸は、全面ハーフトーンの画像をプリントした枚数をあらわし、縦軸は、帯電フイルム上の単位面積あたりのトナー堆積量をあらわしている。なお、堆積したトナー量は、微少トナー量測定法を用いて測定した。
【0099】
図中のグラフは、支持部材の鶏卵形状の断面のうちの小曲率半径の断面部における曲率半径のみを、曲率半径rがそれぞれ1.0mm、1.5mm、2.0mm、5.0mmとなるように変化させた帯電装置のトナー堆積量を表している。
【0100】
このグラフから明らかなように、支持部材が円形断面を持つ、曲率半径rが5.0mmの帯電装置は、プリント枚数が増加すると帯電フイルムに付着するトナーを充分クリーニングできずに堆積量が次第に増加するが、断面が鶏卵形状で小曲率半径の断面部の曲率半径rが2.0mm、1.5mm、1.0mmの各帯電装置は、プリント枚数が5枚を越えてもトナーの堆積量は一定値に収斂することがわかる。
【0101】
これは、クリーニングブラシでトナーをかき取る際に、円形断面ではトナーが横移動するのにくらべて、鶏卵形状断面ではトナーは曲率半径半径が小さい部位から曲率半径半径が大きな部位に移る際に帯電フイルムから分離され易いためと考えられる。
【0102】
図6は、全面ハーフトーンの画像をプリントした枚数をパラメータとしてあらわしたグラフである。
【0103】
図6において、横軸は、支持部材の鶏卵形状断面のうちの小曲率半径の断面部の曲率半径rをあらわし、縦軸は、帯電性フイルムに付着したトナー量をあらわしている。
【0104】
図中のグラフは、用紙がA3版サイズで全面ハーフトーンの画像をそれぞれ2枚、5枚、10枚プリントした後の帯電装置のトナー堆積量を表している。
【0105】
このグラフから明らかなように、プリント枚数に拘わらず、トナー堆積量は、弾性部材の小曲率半径の断面部の曲率半径rが1.5mmのときに最小となり、曲率半径rが1.0mmのときには増加していることがわかる。
【0106】
これは、帯電フイルムをクリーニングする、支持部材の鶏卵形状断面のうち小曲率半径の断面部周辺が、クリーニングブラシの回転に伴うたわみのために振動し、ブラシと帯電フイルムとの接触圧が変動するためと考えられ、帯電フイルム表面に、回転軸方向に筋状を描いてトナーが堆積していることから推定されるものである。
【0107】
この振動は支持部材の硬度を高めることにより解決可能であるが、あまり硬度を高めると、電荷受容体がダメージを受ける可能性や、小曲率半径の断面部で帯電フイルムが折損する恐れがあるので、曲率半径rは1.0mm前後が実用的限界であると考えられる。
【0108】
次に、第1の発明の荷電装置の第2の実施形態について説明する。
【0109】
図7は、第1の発明の第2の実施形態の帯電装置を示す概略構成図である。
【0110】
第2の実施形態は、第1の実施形態と比べて、帯電フイルムを電荷受容体の回転速度よりも高速度で回転させる駆動源を備え、クリーニングブラシが帯電フイルムとは逆方向に回転する点が相違するが、それ以外は同じであり、同一の構成要素には同一の符号を付し、相違点についてのみ説明する。
【0111】
図7において、支持部材材11の鶏卵形状断面のうちの小曲率半径の断面部13近傍で導電性フイルム15をクリーニングするクリーニングブラシ16が備えられ、クリーニングブラシ16は図示しない駆動部材により帯電フイルム15とは逆方向に回転駆動されて帯電フイルム15を摺擦している。
【0112】
また、帯電フイルム15を強制的に回転駆動させる駆動源18が、帯電フイルム15が電荷受容体1と接する位置とシール部材17がトナーを封止する位置との中間に設けられている。
【0113】
この駆動源18を設けたことにより、クリーニングブラシ16により逆方向の回転力を受けても、帯電フイルム15を円滑に回転させ、クリーニングブラシ16のクリーニング性能を高めることができる。
【0114】
なお、駆動源18は、クリーニングブラシ16よりも帯電フイルム15の回転方向の下流側に設けられているので、トナーによる汚れが防げるとともに、帯電フイルム15に加わる負荷を分散できる。
【0115】
次に、第2の発明の荷電装置の実施形態について説明する。
【0116】
図8は、第2の発明の実施形態の帯電装置を示す概略構成図である。
【0117】
第2の発明の帯電装置の実施形態は、第1の発明の第1の実施形態と比べ、支持部材の断面が半円形で、平坦部(又は大曲率半径部)があり、その平坦部にクリーニング部材を備えている点と、帯電フイルムを、電荷受容体の回転速度よりも高速度で回動させる駆動源を備えている点とが相違するが、それ以外は共通する。
【0118】
したがって、図2に示した第1の発明の第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、相違点についてのみ説明する。
【0119】
図8に示す帯電装置2は、バイアス電圧が印加される給電電極10があり、その給電電極10の周囲には、断面が半円形の支持部材11が形成され、その支持部材11の半円形の断面の周囲は、チューブ状の帯電フイルム15で覆われている。
【0120】
支持部材11には、平坦部19があり、その平坦部19と半円形の断面部12の境界付近の帯電フイルムと接触する位置には、帯電フイルム15を電荷受容体1の回転速度よりも高速度で回動させる駆動源18が備られ、帯電フイルム15は支持部材11の半円形の断面の周囲を回転しながら、その支持部材11の断面の半円形断面部12を通過する位置において電荷受容体1と接触している。
【0121】
また、その支持部材11の断面の平坦部19近傍には帯電フイルム15をクリーニングするクリーニングブレード25と、クリーニングブレード25でクリーニングされたトナーなどが電荷受容体1表面に飛散するのを封止するシール部材17がそのクリーニングブレード25とは平坦部19上の対向する位置に備えられている。
【0122】
ここで、帯電フイルム15が電荷受容体1と近接又は接触する位置近傍における支持部材11の半円形の断面部12は曲率半径が5mmから10mmとすることが好ましい。
【0123】
また、クリーニングブレード25が配置される、支持部材11の平坦部19は、断面の曲率半径が30mm以上の大曲率半径部となるように成形することが好ましく、クリーニングを安定的に行なうためには、曲率半径が40mm以上となるようにすることがより好ましい。
【0124】
次に、上述した第1の発明の2つの実施形態と第2の発明の実施形態で説明したクリーニング方式が異なる3つの帯電装置のクリーニング性能を比較したテスト結果について説明する。
【0125】
図9および図10は、クリーニング性能テストの結果を示すグラフである。
【0126】
本性能比較テストは、支持部材の鶏卵形状断面の曲率半径が小さい断面部は1.5mm、円形の断面部は5.0mmで、小曲率半径の断面部を通過する位置にクリーニングブラシが配置され、そのクリーニングブラシが帯電フイルムの回転速度の1.8倍の速度で帯電フイルムと同方向に回転するタイプ1の帯電装置(第1の発明の第1の実施形態で説明したもの)、タイプ1の帯電装置においてクリーニングブラシが帯電フイルムと等速度で逆方向に回転するタイプ2の帯電装置(第1の発明の第2の実施形態で説明したもの)、支持部材が半円形の断面を有し曲率半径が5.0mmのもので、支持部材の平坦部にクリーニングブレードが配置され、駆動源により帯電フイルムが高速度回転するタイプ3の帯電装置(第2の発明の実施形態で説明したもの)、および比較例として、タイプ1の帯電装置のうち、クリーニングブラシを取り除いた比較例1の帯電装置と、クリーニングブラシは備えているが駆動部材が設けられていないため帯電フイルムにより従動回転する比較例2の帯電装置の各々について、連続運転したときの堆積トナー量の推移と、堆積トナーによる帯電電位の上昇状況を確認した。
【0127】
なお、タイプ3で用いたクリーニングブレードは、ウレタン材質の厚さ2mmのものを自由長8mm、突き当て角度22度、帯電フイルムとの干渉量1mmの標準的な設定とした。
【0128】
試験装置は、堆積トナー量の推移に関しては、図1に示した画像形成装置と同じ構成のものを用い、帯電電位の上昇状況に関しては、図3に示した試験装置と同じ構成のものを用いているので、ここでは構成図およびその説明は省略する。
【0129】
図9は、画像形成装置を連続運転したときに帯電フイルムに堆積するトナー量を示すグラフである。
【0130】
図9において、横軸は、A3版サイズの用紙に全面ハーフトーンの画像をプリントした枚数をあらわし、縦軸は、帯電フイルムに堆積したトナー量をあらわしている。なお、堆積したトナー量は、微少トナー量測定法を用いて測定した。
【0131】
図中のグラフは、上述したクリーニング方式が異なるタイプ1からタイプ3までの帯電装置と、比較例1および比較例2の帯電装置の各々について、それぞれ2枚、5枚、10枚プリントしたときの堆積トナー量の測定結果を表している。
【0132】
グラフから明らかなように、比較例1および比較例2の帯電装置ではプリント枚数が増えると堆積トナー量がそれに伴って急増している。
【0133】
一方、タイプ1から3の帯電装置では、プリント枚数が5枚を越えても付着トナー量は一定値以内に低く抑えられている。
【0134】
図10は、画像形成装置を連続運転したときの付着トナーにより電荷受容体の帯電電位が上昇する状況を示すグラフである。
【0135】
図10において、横軸は、A3版サイズの用紙全面ハーフトーンの画像をプリントした枚数をあらわし、縦軸は、電荷受容体の帯電電位をあらわしている。
【0136】
図中のグラフは、クリーニング方式の異なるタイプ1からタイプ3までの帯電装置と、比較例1および比較例2の帯電装置の各々について、それぞれ2枚、5枚、10枚プリントしたときの電荷受容体の帯電電位の測定結果を表している。
【0137】
このグラフから明らかなように、比較例1および比較例2の帯電装置では、プリント枚数が増加すると帯電電位がそれに比例して上昇し、プリント枚数が僅か10枚であるにもかかわらず、数十V電位が上昇してしまう。
【0138】
これは、図9に示したように、帯電フイルムに堆積するトナー量が増加することにより異常放電が起こるためと考えられる。
【0139】
一方、タイプ1からタイプ3の帯電装置では、堆積トナー量は問題とならない程度の低い量に抑えられているため、帯電電位の上昇もほとんど見られなかった。
【0140】
次に、以上の性能テスト結果をもとに、タイプ1からタイプ3の帯電装置についてランニングテストを行ない、維持性の確認をした。
【0141】
帯電電位の上昇限界を10Vに設定したときのA3版用紙の限界プリント枚数は、タイプ1は500枚、タイプ2は1000枚、タイプ3は3000枚であった。
【0142】
従来例の帯電装置を用い、リフレッシャーと呼ばれる擬似的クリーナを装備したクリーナレスシステムにおいては、同様の条件下で限界プリント枚数が数十枚であり、そのたび毎に逆バイアスによるクリーニングサイクルを作動させ、プリントの生産性を犠牲にしていることを考えれば、極めて効果的であると言える。
【0143】
本発明の帯電装置を、例えばトナーカートリッジ等と一体化し、画像形成装置に着脱可能に支持してもよい。これにより、使用済みのカートリッジを回収し、帯電フイルムのみを交換することにより、帯電装置のリサイクルが可能となり、低コスト化に資することができる。
【0144】
次に第3の発明の荷電装置の実施形態について説明する。
【0145】
図11は、第3の発明の第1の実施形態の帯電装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。
【0146】
図11に示す画像形成装置は、回転移動する電荷受容体30を備え、クリーニング部材31を具備する帯電装置32は、電源33からバイアス電圧が印加され、電荷受容体30と近接又は接触しながらその電荷受容体30の表面を一様に帯電させる。
【0147】
露光装置34が、帯電された電荷受容体30表面に露光光を照射して静電潜像を形成させ、現像装置35がその静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成させる。
【0148】
電荷受容体30表面に形成されたトナー像は、電荷受容体30と記録媒体を挟んで対向する位置にある転写装置36により、給紙トレイ37から搬送ロール38により搬送されてきた記録媒体39に転写され、定着装置40により加熱されてその記録媒体39に定着される。
【0149】
記録媒体39にトナー像が転写された後になお電荷受容体30に残留するトナーは、クリーナ41でクリーニングされ、さらに電荷受容体30に残留している電荷は、除電ランプ42で除電される。
【0150】
電荷受容体30は、除電後、再び帯電装置32で帯電され、以下、同様の画像形成プロセスが繰り返される。
【0151】
ここでは、電荷受容体30をクリーニングするクリーナ41が備えられているが、これに限定されるものではなく、クリーナレスシステムであってもよい。
【0152】
図12は、第3の発明の第1の実施形態の帯電装置を示す概略構成図である。
【0153】
帯電装置32は、導電性の回転ロール32aと、その回転ロール32aにバイアス電圧を印加する給電電極32bと、給電電極32bに接続された電源33とからなり、一定方向Aに回転する電荷受容体30と接触する位置に回転可能に支持されている。
【0154】
また、回転ロール32aの外周面上には、クリーニング部材31を備えており、このクリーニング部材31は回転ロール32a外周面に軽く接触するように保持部材43で保持されている。
【0155】
電荷受容体30は、円筒状の導体基板30a上に光導電層30bを積層した構造で、導体基板30aは電気的に接地30cされ、バイアス電圧が印加された帯電装置32と近接又は接触する転写位置近傍の微小空隙で放電を発生させて電荷受容体30表面を帯電させる構成となっている。
【0156】
ここでは、帯電装置は、回転ロール32aが導電性のロール状部材で構成されているが、必ずしもロール状である必要はなく、チューブ状であっても、あるいは図2もしくは図7に示した、第1の発明の実施形態における帯電装置のように鶏卵形状断面を有しているものであってもよい。
【0157】
給電電極32bは、図示していないが、その両端が軸受けなどの保持部材とスプリングなどの押圧部材によって保持され、垂直方向以外には移動しないように構成され、回転ロール32aは、給電電極32bにかかる押圧力によって電荷受容体30側に軽く押し付けられ、その押圧力によって回転ロール32aと電荷受容体30との間に摩擦力が生じ、電荷受容30が回転するとその摩擦力により回転ロール32aが従動回転する構成となっているが、駆動源により回転駆動する構成のものであってもよい。
【0158】
ここでは、回転ロール32aは、エピクロルヒドリンゴムにイオン導電剤を混入し、体積抵抗率が105Ω・cmになるように調整し、φ14mmのゴムロールに成形したものを使用しており、また、給電電極32bは回転ロール32aへの給電と回転ロール32aの保持部材を兼ねているためSUS材で構成し、回転ロール32aの長手方向の長さよりも若干長くなっており、その両端を保持する軸受けから帯電用の電圧が印加されるように構成されている。
【0159】
しかし、回転ロール32aは、これに限定されるものではなく、図2に示した第1の発明の第1の実施形態で説明した帯電フイルムの材料と同じものを用いることができる。
【0160】
また、回転ロール32aには定電圧の直流電圧を印加できる電源33が接続されているが、直流に交流を重畳した電圧を印加できる電源を接続してもよい。
【0161】
このような帯電装置32では、直流電源33から導電性の給電電極32bを介して回転ロール32aに所定の電圧が印加されると、回転ロール32aと電荷受容体30との接触部近傍に形成される微小な空隙で空気のイオン化が起こる。
【0162】
給電電極32bに電源33の負極性側が接続されていれば、マイナスイオンまたは電子が電荷受容体30側へ流れてこれを帯電し、プラスイオンは回転ロール32a側へ到達して中和される。
【0163】
また、電圧の印加によって回転ロール32aが電荷受容体30の移動方向に引っ張られ、回転ロール32aと電荷受容体30との接触が安定する。
【0164】
回転ロール32aは抵抗が十分大きいため、放電が安定し、火花放電に至ることはない。さらに、回転ロール32aに半導電性部材を用いたことにより、空隙のどの部分にも過大な電流が流れるのを防止することが可能であり、電荷受容体30に対して均一な帯電が可能である。
【0165】
一方、回転ロール32aは電荷受容体30との摩擦力によって回転しているので、摩擦力が小さいとクリーニング部材31の圧力に負けてしまい、回転が不安定になったり停止したりすることがあるので、回転ロール32aの押圧力をある程度大きくするか、電荷受容体30端部の非画像領域や回転ロール32a表面粗さを粗くしたり、高付着性の材料を使用することにより、より安定した回転力を得ることができる。
【0166】
しかし、電荷受容体30の残留トナーを除去するクリーナを設けないクリーナレスの画像形成装置では、回転ロール32aと電荷受容体30との接触部にトナーが多量に存在する場合があるのでトナーの粒径等によってはスリップが発生しやすい。この場合は、帯電装置32に外部駆動源を設けると安定した回転を得ることができる。
【0167】
次に、クリーニング部材31の清掃動作について説明する。
【0168】
転写装置36によって転写されずに電荷受容体30上に残留したトナーは、ほとんどがクリーナ41でクリーニングされる。しかし、完全に除去するのは難しく、特に低温低湿環境では、トナーや外添剤のうちの数%のものはクリーナ41を通過してしまうので、そのほとんどが回転ロール32aの表面に付着してしまう。
【0169】
一般に、残留トナーはプラスの極性に帯電しているので、電圧が印加され、マイナスに帯電している回転ロール32aには非常に付着しやすい上、一度付着すると離れにくい。
【0170】
しかし、本実施形態のクリーニング部材31(図13で詳述する。)は、多数の貫通孔が設けられているため、その貫通孔のエッジ部分で回転ロール32a表面に付着したトナーなどをかきとり、トナーをクリーニング部材31の内部に取込むことができる。
【0171】
さらに、回転ロール32aとの間に所定の電位差が生じるようにクリーニング部材31に電圧を印加すれば、清掃したトナーがクリーニング部材31の孔の周囲や内壁にも付着し、内部に取込まれたトナーが再び回転ロール32aを汚すこともない。
【0172】
本実施形態ではクリーニング部材31の両端は、保持部材43によって保持される構成となっている。しかし、保持部材43は、この構成に限られるものではなく、長手方向全体でクリーニング部材31を保持する構成や、クリーニング部材31の内部にシャフト状に形成された構成であってもよい。
【0173】
なお、ここでは、クリーニング部材31は、回転するように保持されているが、振動するように保持する構成としてもよい。
また、クリーニング部材31を導電性部材で構成して、電圧を印加するようにすることも可能である。
【0174】
図13は、第1の実施形態に用いる一例として示す円筒状のクリーニング部材の概略斜視図である。
【0175】
図13に示すように、クリーニング部材31は表面に多数の貫通孔45を有する薄肉円筒で構成されている。
【0176】
ここで、貫通孔の径は、現像装置に貯えられているトナーの径によって任意に設定することができる。
【0177】
例えば、トナー径が5〜6μmのときには、10μmとすることができる。
【0178】
クリーニング部材31には、ポリカーボネート樹脂にカーボンを混入して体積抵抗率が105Ω・cmになるように調整したものを厚さ200μm、φ10mmの薄肉円筒に成形したチューブを用い、その表面にはφ50μm、ピッチ100μmの貫通孔が一様に形成されている。
【0179】
なお、クリーニング部材31の材料は、第1の発明の第1の実施形態の帯電フイルム用材料として説明したものと同様の材料を用いることもできる。
【0180】
ここでは図示していないが、クリーニング部材31を保持する保持部材は、導電性の樹脂により形成され、直流電源から分圧された清掃用の電圧が印加されるように構成されている。
図14は、第1の実施形態に用いる他の例として示す円筒状のクリーニング部材の概略斜視図である。
【0181】
図14に示すように、クリーニング部材31は、単糸または複数の糸を束ねたり撚ったりしたものをメッシュ状に編み込んで筒折り加工したメッシュチューブ47を構成してもよい。
【0182】
このような構成に用いられる糸としては導電性でも絶縁性でもよく、レーヨン、ポリエステル、テフロン、アクリル、ナイロン、キュプラ、アラミド、羊毛、絹などの繊維や、これらの繊維に導電剤を混入して導電糸としたもの、金属ワイヤ、ナイロンテグスなどを用いることができる。また編み込み方も平織り、綾織、筒折りなどで作成することが可能である。
【0183】
次に、本実施形態の帯電装置を用いて電荷受容体の帯電特性をテストした結果について説明する。
【0184】
帯電特性をテストした試験装置は、帯電装置を除外すれば、図3に示した試験装置と同じ構成であることから、図は省略し、テスト環境について説明する。
【0185】
なお、帯電装置は、図12に示した本実施形態の帯電装置32が配置され、給電電極32bはロール状に構成され、導電性の回転ロール32aが電荷受容体30表面に接触するようにロールの両端が軸受けなどの保持部材とスプリングなどの押圧部材によって支持され、ロールには電源33が接続され、直流の帯電電圧が印加されるようになっている。
【0186】
この電原33は、出力電圧を任意に変えることができるものであり、印加電圧の増減にともなって変化する電荷受容体30の表面電位を、表面電位計で測定する。
【0187】
さらに、帯電装置32には、図13に示した円筒状のクリーニング部材31が配置され、電源33から分圧された直流電圧マイナス300Vが印加される。
【0188】
帯電装置32に使用される回転ロール32aは、エピクロルヒドリンゴムにイオン導電剤を混入し、体積抵抗率が105Ω・cmになるように調整したゴムロールを使用した。
【0189】
また、クリーニング部材23は、ポリカーボネート樹脂にカーボンを混入して体積抵抗率が105Ω・cmになるように調整したものをφ10mmの薄肉円筒に成形した厚さ200μmのチューブ、PVdFとナイロンを体積抵抗率が105Ω・cmとなるように生成したものをφ10mmの薄肉円筒に成形した厚さ50μmと100μmの可撓性フィルムチューブおよび絶縁性ポリカーボネート樹脂をφ10mmの薄肉円筒に成形した厚さ50μmと100μmの同様に成形した可撓性フィルムチューブについてそれぞれテストした。
【0190】
テスト結果は、上述した材料を用いたすべてのクリーニング部材について、図4に示したのと同じ良好な結果が得られた。
【0191】
すなわち、直流電源から0V〜−2000Vの直流電圧を印加した時の電荷受容体の表面電位を測定したところ、電荷受容体の表面電位は約−550Vの印加電圧から急激に上昇しはじめ、−2000Vの印加電圧で約−1450Vに達することが確認され、この間、帯電装置による異常放電の発生は見られなかった。
【0192】
したがって、本実施形態のクリーニング部材を設置した帯電装置は、帯電電位のむらなどのない、均一な帯電が可能であることが示された。
【0193】
次に、本実施形態の帯電装置に用いたクリーニング部材のクリーニング性能のテストについて説明する。
【0194】
テストは、貫通孔の面積率が7%、23%、40%、84%、97%となるように形成された各クリーニング部材について、図11に示すクリーナレスシステムの画像形成装置として構成された環境で行なわれた。
【0195】
テスト方法は、帯電装置のクリーニング部材を取り外し、黒色トナー密度100%のべた黒画像を10枚プリントした後、クリーニング部材を帯電装置に取り付けて、クリーニング部材が取込むトナー量およびトナー捕獲率を求めた。
【0196】
図15は、クリーニング部材に形成された貫通孔の面積比率を変化させたときにクリーニング部材がトナーを取込むトナー捕獲率を示す図である。
【0197】
図15において、横軸は、貫通孔の面積率をあらわし、縦軸は、回転ロールに付着したトナー量のうちクリーニング部材が取込むトナー量の比率(トナー捕獲率)をあらわす。
【0198】
図から明らかなように、貫通孔の数を増加させ、孔の面積率が大きくなるほどトナー捕獲率が高くなり、特に貫通孔が占める面積率が80%を超えると、トナー捕獲率が極めて高くなることがわかった。
【0199】
貫通孔が占める面積率が大きくなると、回転ロール外周面に付着するトナーをかきとるエッジ部分が増加するので、トナー捕獲率が上昇するためと考えられる。
【0200】
以上より、本実施形態で示したクリーニング部材は、帯電装置にトナーが多量に付着するような条件下においても、トナー除去効果が大きく、貫通孔が占める面積率を80%程度に高めることにより、トナー捕獲率を90%以上とすることができる。
【0201】
なお、クリーニング部材のサイズを調整することにより、画像形成装置のライフタイム中、クリーニング部材を取り替えることなく使用することができる。
【0202】
次に、図11に示した画像形成装置を用いてランニングテストを行った結果について説明する。
【0203】
維持性テストとして10000枚のプリントを形成するランニング試験を実施し、画像の変化を確認したところ、10000枚プリント後も濃度の低下や黒筋の発生など、いわゆる異物付着に起因するトラブルは発生せず、回転ロール外周面へのトナー付着もほとんどみられなかった。
【0204】
比較のため、本帯電装置のクリーニング部材を取り除いた構成で同様のテストを行ったところ、約1000枚プリントした頃から徐々に白画像部にかぶりが発生し、3000枚プリントした頃には黒筋が顕著になった。
【0205】
3000枚プリントしたときの回転ロール外周面は、トナーや外添剤に覆われ、プリントに現れた黒筋に対応する位置の電荷受容体上に顕著な異物付着が認められた。
【0206】
以上の結果から、本発明によるクリーニング部材が効果的に機能し、回転ロールにトナーなどが付着するのを防止していることが明らかとなった。
【0207】
次に、図11に示した画像形成装置のクリーナを取り外し、クリーナレスシステムの画像形成装置を構成し、同様のランニングテストにより画質の確認を行った。
【0208】
なお、本実施形態に用いる帯電装置の他、比較例として、クリーニング部材を取り外した構成の帯電装置についても同じテストを行った。
【0209】
その結果、初期には、本実施形態の帯電装置を用いた場合も、比較例の帯電装置を用いた場合も、同等の画質のプリントが得られたが、10枚プリントした頃からは、比較例の帯電装置を用いた画像形成装置では徐々に白画像部にかぶりが発生し、100枚プリントした後には縦筋状の画質欠陥と、帯電不良が発生した。
【0210】
これは、帯電電極の外周面にトナーなどの異物が付着し、部分的に筋状に堆積してしまったためと考えられる。
【0211】
それに対し、本実施形態の帯電装置を用いた場合は、1000枚プリント後も初期の頃のプリントと変わらない画質を得ることができた。
【0212】
したがって、第3の発明の第1の実施形態の帯電装置は電荷受容体にクリーナを配備していないクリーナレスシステムの画像形成装置においても好適に用いることができることが明らかになった。
【0213】
以上の結果から、長期に渡って帯電電位を均一に保持するためには、表面に多数の貫通孔が形成されたクリーニング部材を回転ロール外周面に接触させ、回転ロール外周面に付着したトナーを捕獲しながら、常に回転ロール外周面をリフレッシュさせる本発明による構成が非常に有効であることが実証された。
【0214】
次に第3の発明の荷電装置の第2の実施形態の帯電装置について説明する。
【0215】
第2の実施形態は、第1の実施形態と比べ、帯電装置の構成は同じであるが、帯電装置に用いるクリーニング部材が平板状である点が相違するので、相違点についてのみ説明する。
【0216】
図16は、第2の実施形態に用いる一例として示す平板状のクリーニング部材の概略斜視図である。
【0217】
図16に示すクリーニング部材31は平板状の平板部材46で、第1の実施形態に示したクリーニング部材と同じ材料をシート状に成形し、回転ロールと接触させる構成になっている。
【0218】
図示したように、平板部材46は、プロセス方向Bに対して複数列の貫通孔45を設け、プロセス方向Bに配列された貫通孔45は、貫通孔相互をずらして形成され、回転ロールのすべての外周面にいずれかの貫通孔45が接触するように固定されて保持されるので、回転ロール表面に付着したトナーをまんべんなく除去することができる。
【0219】
このような構成にすると、クリーニング部材の回転機構が不要となるため、コスト低減や小型化に効果的である。
【0220】
なお、平板部材46を、プロセス方向に直角もしくはある角度を持って往復運動するように振動させる構成とすることもできる。
【0221】
本実施形態についても、第1の実施形態における帯電装置と同様に、良好な帯電特性、トナー捕獲率およびランニングテスト結果が得られることが確認された。
【0222】
次に第1の発明の画像形成装置の実施形態について説明する。
【0223】
図17は、第1の発明の実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。
【0224】
本実施形態においては、電荷受容体と用紙が被荷電体に相当する。
【0225】
図17に示す画像形成装置は、矢印A方向に回転する電荷受容体50を備え、第1の荷電装置51がその電荷受容体50に接触しながら電荷受容体50の表面を一様に帯電させ、露光装置52が静電潜像を形成させ、現像装置53がトナーで現像したトナー像を、用紙を挟んで電荷受容体50と対向する位置にある第2の荷電装置55が、矢印B方向に移動する用紙に転写する。用紙にトナー像を転写した後の電荷受容体50は第3の荷電装置59で除電される。
【0226】
第1の荷電装置51、第2の荷電装置55および第3の荷電装置59は、図2に示した第1の発明の荷電装置の実施形態と同様に、バイアス電圧が印加される給電電極64を備え、その給電電極64の周囲には、棒状の支持部材63が円形の断面部と、その円形の断面部より曲率半径が小さい小曲率半径の断面部とを有する鶏卵形状断面を形成し、その支持部材63の周りをチューブ状の荷電フイルム61が覆い、その荷電フイルム61は、支持部材63の周りを回転しながら、その支持部材63の鶏卵形状断面のうちの円形の断面部を通過する位置で電荷受容体50と接触している。
【0227】
支持部材63の鶏卵形状断面のうちの小曲率半径の断面部を通過する位置には荷電フイルム61をブラッシングするクリーニングブラシ62が備えられ、クリーニングブラシ62は図示しない駆動部材により回転駆動されて荷電フイルム61を摺擦する。
【0228】
第1の発明の荷電装置の実施形態である帯電装置は、電荷受容体50が汚れていても異常放電を起こすことなく電荷受容体50を帯電させることができるので第1および第2の荷電装置としも好適である。また、第1の発明の荷電装置の実施形態である帯電装置は、除電ランプよりもライフタイムが長いので第2の荷電装置としても好適である。
【0229】
なお、本実施形態では第1の発明の実施形態の帯電装置を全ての荷電装置に適用しているが、必ずしも全てに適用する必要はない。
【0230】
ここでは、記録媒体を直接転写する方式の画像形成装置の例について説明したが、例えば図18で説明する中間転写ベルトを用いた画像形成装置でも、あるいは中間転写ドラムを用いる画像形成装置においても全ての荷電装置に適用することができる。
【0231】
次に第2の発明の画像形成装置の実施形態について説明する。
【0232】
図18は、第2の発明の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【0233】
本実施形態においては、電荷受容体、中間転写ベルトおよび用紙が被荷電体に相当する。
【0234】
図18において、所定方向に回転する電荷受容体50が4つ直列に配置されている。各電荷受容体50には第1の荷電装置51が接触して電荷受容体50を均一に帯電し、その電荷受容体50に露光装置52が露光光を照射して静電潜像を形成させる。静電潜像が形成された電荷受容体50は現像装置53がトナーで現像してトナー像を形成させる。
【0235】
循環移動する中間転写ベルト65が各電荷受容体50に接触してニップ部を形成し、各電荷受容体50に形成されたトナー像は1次転写位置に各配置された第2の荷電装置55により1次転写される。
【0236】
1次転写された中間転写ベルト65上のトナー像は2次転写位置に配置された第4の荷電装置56により、用紙トレイ58から搬送された用紙上に2次転写され、用紙上のトナー像は、定着装置57により加熱および加圧されて用紙に定着して定着画像となる。
【0237】
トナー像を1次転写した各電荷受容体50は第3の荷電装置59により残留電荷を除電され、第1の荷電装置51により荷電される次の画像形成プロセスに備える。また、トナー像を2次転写した中間転写ベルト65は第5の荷電装置60により中間転写ベルト65上に残留するトナーをクリーニングされ、次の2次転写プロセスに備える。
【0238】
ここで、第1から第5の荷電装置には、図8で説明した第2の発明の荷電装置の実施形態であるの帯電装置が用いられている。
【0239】
第2の発明の荷電装置の実施形態である帯電装置は、電荷受容体50や中間転写65ベルトが汚れていても異常放電を起こすことなく電荷受容体50や中間転写ベルト65を帯電させることができるので、第1、2および第4の荷電装置として好適である。また、第2の発明の荷電装置の実施形態である帯電装置は、除電ランプよりもライフタイムが長いので第3の荷電装置として好適である上、クリーナよりも中間転写ベルトを傷つける恐れが少ないので第5の荷電装置としても好適である。
【0240】
なお、本実施形態では第1の発明の実施形態の帯電装置を全ての荷電装置に適用しているが、必ずしも全てに適用する必要はない。
【0241】
ここでは、中間転写ベルトを用いる画像形成装置について説明したが、中間転写ベルトに替わって中間転写ドラムであってもよい。また、第2の発明の画像形成装置は、中間転写体を用いる方式以外にも、直接記録媒体に転写する、例えば図17で説明した画像形成装置においても適用することができる。
【0242】
次に第3の発明の画像形成装置の実施形態について説明する。
【0243】
図19は、第3発明の実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。
【0244】
本実施形態においては、電荷受容体および用紙が被荷電体に相当する。
【0245】
図19に示す画像形成装置は、回転移動する電荷受容体50を備え、第1の荷電装置51が電荷受容体50と近接又は接触しながらその電荷受容体50の表面を一様に帯電させる。露光装置52が、その均一に帯電された電荷受容体50表面に露光光を照射して静電潜像を形成させ、現像装置53がその静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成させる。
【0246】
電荷受容体50表面に形成されたトナー像は、電荷受容体50と用紙54を挟んで対向する位置にある第2の荷電装置55により、給紙トレイ58から搬送ロール76により搬送されてきた用紙54に転写され、定着装置57により加熱されてその用紙54に定着される。
【0247】
用紙54にトナー像が転写された後になお電荷受容体50に残留するトナーは、クリーナ75でクリーニングされ、さらに電荷受容体50に残留している電荷は、第3の荷電装置59により除電される。
【0248】
ここで、第3の荷電装置59は、クリーナ75と兼用することもできる。
【0249】
電荷受容体50は、除電後、再び第1の荷電装置51で荷電され、以下、同様の画像形成プロセスが繰り返される。
【0250】
第1、第2および第3の荷電装置は、導電性の回転ロール70aと、その回転ロール70aにバイアス電圧を印加する給電電極70bと、給電電極70bに接続された電源73とからなり、一定方向に回転する電荷受容体50と接触する位置に回転可能に支持されている。また、回転ロール70aの外周面上には、クリーニング部材71を備えており、このクリーニング部材71は回転ロール70a外周面に軽く接触するように保持部材72で保持されている。
【0251】
ここで、第1、第2および第3の荷電装置には、第3の発明の荷電装置の実施形態である帯電装置が用いられ、そのクリーニング部材71には第3の発明の荷電装置の第1の実施形態若しくは第2の実施形態で説明した円筒状部材又は平板部材が用いられている。
【0252】
したがって、本実施形態の荷電装置は、電荷受容体50が汚れていても異常放電を起こすことなく電荷受容体50を荷電させることができるので、第1および第2の荷電装置として好適である。また、第3の発明の荷電装置の実施形態である帯電装置は、除電ランプよりもライフタイムが長いので第3の荷電装置として好適である。
【0253】
なお、本実施形態では第1の発明の実施形態の帯電装置を全ての荷電装置に適用しているが、必ずしも全てに適用する必要はない。
【0254】
本実施形態においては、記録媒体を直接転写する方式の画像形成装置の例について説明したが、例えば図18で説明した中間転写ベルトを用いる画像形成装置においても、あるいは中間転写ドラムを用いる画像形成装置においても全ての荷電装置に適用することができる。
【0255】
【発明の効果】
以上、説明したように、第1の発明および第2の発明の荷電装置は、荷電装置のクリーニングパラメータを荷電パラメータとは独立に最適化することが可能であり、また、第3の発明の荷電装置は、幅広い形状の荷電電極に接触して異物をクリーニング部材の内部に確実に取込んで荷電電極表面をリフレッシュさせることができるので、長期に亘り安定した荷電性能を維持することができる。さらに、第1、第2および第3の発明の画像形成装置は、上記の荷電装置を帯電装置や転写装置として用いているので、長期に亘る安定した荷電性能により良好な画像を提供することができる。特に、この効果は、電荷受容体にクリーナを設けない場合であっても変わらないので、クリーナレス等の画像形成装置における荷電性能を飛躍的に向上させることができる。また、これらの荷電装置は画像形成装置の転写装置や帯電装置としてのみならず低コストで長寿命な除電装置としても、さらにはベルト等を損傷することのないクリーナとしても好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の第1の実施形態の帯電装置を用いる画像形成装置を示す概略構成図である。
【図2】第1の発明の第1の実施形態の帯電装置を示す概略構成図である
【図3】第1の発明の第1の実施形態の帯電装置を用いて帯電特性をテストした試験装置を示す概略構成図である。
【図4】図3に示した帯電装置で帯電特性をテストした結果を示す図である。
【図5】第1の発明の第1の実施形態の帯電装置のクリーニング性能のテスト結果を示す図である。
【図6】第1の発明の第1の実施形態の帯電装置のクリーニング性能のテスト結果を示す図である。
【図7】第1の発明の第2の実施形態の帯電装置を示す概略構成図である。
【図8】第2の発明の実施形態の帯電装置を示す概略構成図である。
【図9】クリーニング性能テストの結果を示すグラフである。
【図10】クリーニング性能テストの結果を示すグラフである。
【図11】第3の発明の第1の実施形態の帯電装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。
【図12】第3の発明の第1の実施形態の帯電装置を示す概略構成図である。
【図13】第1の実施形態に用いる一例として示す円筒状のクリーニング部材の概略斜視図である。
【図14】第1の実施形態に用いる他の例として示す円筒状のクリーニング部材の概略斜視図である。
【図15】クリーニング部材がトナーを取込むトナー捕獲率を示す図である。
【図16】第2の実施形態に用いる一例として示す平板状のクリーニング部材の概略斜視図である。
【図17】第1の発明の実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。
【図18】第2の発明の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図19】第3発明の実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1,30,50 電荷受容体
2,32 帯電装置
3,34,52 露光装置
4,45,53 現像装置
5,39 記録媒体
6,36 転写装置
7,42 除電ランプ
10 芯金
11,63 支持部材
12 円形の断面部
13 小曲率半径の断面部
15 帯電フイルム
16 クリーニングブラシ
17 シール部材
18 駆動源
19 平担部
20 表面電位センサ
21 表面電位計
22 直流電源
25 クリーニングブレード
30a 導体基板
30b 光導電層
30c 接地
32a,70a 回転ロール
32b,64,70b 給電電極
33,73 電源
37,58 給紙トレイ
38 搬送ロール
40,57 定着装置
41,75 クリーナ
43,73 保持部材
45 貫通孔
46 平板部材
47 メッシュチューブ
51 第1の荷電装置
54 用紙
55 第3の荷電装置
56 第4の荷電装置
59 第2の荷電装置
60 第5の荷電装置
61 荷電フイルム
62,71 クリーニング部材
65 中間転写ベルト
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging device of an electrophotographic image forming apparatus used for a copying machine, a printer, or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus used for a copying machine, a printer, or the like, a charging device for performing charging and discharging has been widely used.
[0003]
In an electrophotographic image forming apparatus, the surface of a charge acceptor such as a photosensitive drum is charged by a charging device, an electrostatic latent image is formed by exposure, and a developer is attached to the electrostatic latent image. Is developed to obtain a developed image, and the developed image is transferred to a recording paper or the like and fixed, and an image is formed on the recording paper.
[0004]
The charging device used in such an image forming apparatus includes a non-contact charging method using corona discharge and a contact charging method using a charging roll.
[0005]
However, a non-contact charging device using corona discharge has a problem that ozone and the like are generated in large quantities, and a problem of space and cost. Therefore, a conductive member is arranged so as to come into contact with the surface of the charge receptor. A contact-type charging method has been developed in which a voltage is applied to a conductive member to generate a discharge in a minute gap in the vicinity of the contact portion for charging.
[0006]
However, a structure using a conductive elastic roll is likely to have a complicated structure, and it is difficult to secure a stable minute gap by increasing the adhesion to the charge receptor. In addition, although a contact using a conductive brush is easy to obtain uniform contact, image defects due to uneven charging are likely to occur. Further, those using blades are contaminated with residual toner and external additives, and image quality defects and abnormal discharge are likely to occur.
[0007]
On the other hand, JP-A-4-249270 discloses a contact charging device using a film-like member that is easy to obtain stable contact with a simple structure and is inexpensive.
[0008]
However, since the disclosed contact charging device performs charging while pressing the film-like member against the charge receptor, the film-like member vibrates, the charging voltage tends to become unstable, and foreign matter such as toner is present on the contact portion. Has a problem that the charging voltage becomes non-uniform.
[0009]
In order to solve this problem, there is a method of applying a DC voltage with an AC voltage superimposed on a film-like member, but cleaning failure due to an increase in the surface energy of the charge receptor, wear of the charge receptor, generation of charging noise A new problem of low charging efficiency occurs.
[0010]
Therefore, a conductive member formed in a cylindrical shape with a flexible film-like member is supported by being movably contacted with the peripheral surface of the support roller, and the film-like member is bent to be a charge receptor. JP-A-4-232777 and JP-A-5-72869 disclose a charging device to be brought into contact.
[0011]
According to this charging device, there is an advantage that frictional charging between the conductive member and the charge receptor is reduced, and charging failure due to vibration can be eliminated. In addition, since the conductive member rotates even if foreign matter adheres, it is possible to avoid the occurrence of vertical stripe-like image quality defects.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the charging devices disclosed in JP-A-4-232777 and JP-A-5-72869, when used for a long period of time, cause charging failure, leading to deterioration in image quality. In particular, in an image forming apparatus of a cleanerless system in which the cleaner is not attached to the charge receptor, the charging device rubs against the charge receptor to which untransferred residual toner or discharge products are attached. There is a problem that foreign matter attachment is promoted and charging failure occurs.
[0013]
In order to remedy such problems, a technique of installing a cleaning pad such as a brush or sponge on the surface of the charging device to remove dirt is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 8-137207 and 9-90841. Has been.
[0014]
However, the disclosed charging device uses a sponge or the like as a cleaning member and holds foreign substances in cells on the surface of the sponge or the like, and the number of formed cells is limited, and the cleaning capability is limited. For this reason, there is a problem in that charging failure occurs when used for a long period of time, leading to a reduction in image quality.
[0015]
Particularly in the image forming apparatus of the cleanerless system, the adhesion of the foreign matter on the surface of the charging device is promoted and it is easy to cause abnormal discharge, so that the charging device becomes unusable at an early stage or causes a streak-like image quality defect. There is a bug.
[0016]
Further, there is a fatal defect that the toner adheres to the surface of the conductive member when the charging device rubs against the charge receptor.
[0017]
In the above, the problems of the conventional charging device have been described. However, in terms of causing various problems when dirt adheres to the surface, a transfer device or a charge eliminating device that operates on the same principle as the charging device performs charge transfer. This is a common problem in the devices (hereinafter, these devices are referred to as charging devices).
[0018]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a charging device that can reliably remove foreign substances adhering to the surface of a charging device by a cleaning unit and charge a charged object uniformly and stably.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
A charging device according to a first aspect of the present invention that achieves the above object includes a contact charging member that contacts or approaches a charged body moving in a predetermined movement direction and charges the charged body to a predetermined potential, and the contact charging member In the charging device including the cleaning member for cleaning the first charging portion, the contact charging member includes a first cross-sectional portion having a predetermined first radius of curvature and a second having a second radius of curvature smaller than the first radius of curvature. A rod-like support having a cross-sectional shape having a cross-sectional portion extending in the width direction intersecting with the moving direction of the charged body, and surrounding the support around or in contact with the charged body. A tube-shaped charging film that charges the charged object while circulating, and charges the charged object in contact with or in proximity to the charged object at the first cross-section. Grayed member, a charging film circulating movement around the said support, the charged film is characterized in that for cleaning at a position passing through the second cross section of the support.
[0020]
Here, it is preferable that the cleaning member is a cleaning brush that brushes the surface of the charged film disposed at a position facing the second cross-sectional portion of the support.
[0021]
Moreover, it is preferable that the said cleaning brush is a rotatable brush roll formed by winding a brush sheet around the roll shaft surface.
[0022]
Moreover, it is preferable to provide a driving means for supplying a driving force in the rotational direction to the brush roll.
[0023]
Furthermore, it is also a preferable aspect that a driving means for driving the brush roll with a speed difference from the charged film is provided so that the brush roll slides on the charged film.
[0024]
A charging device according to a second aspect of the present invention that achieves the above object includes a contact charging member that contacts or approaches a charged body moving in a predetermined movement direction and charges the charged body to a predetermined potential, and the contact charging member The contact charging member includes a first cross-sectional portion having a predetermined first radius of curvature and a radius of curvature larger than the first radius of curvature or a flat second. A rod-like support having a cross-sectional shape having a cross-sectional portion and extending in the width direction intersecting the moving direction of the charged body, and surrounding the support around or in contact with the charged body. A tube-shaped charging film for charging the charged object while circulating, and charging the charged object in contact with or in proximity to the charged object at the first cross section. The cleaning member is charged film circulating movement around the said support, the charged film is characterized in that for cleaning at a position passing through the second cross section of the support.
[0025]
Here, it is preferable that the cleaning member is a cleaning blade that contacts the charged film at the second cross-sectional portion of the support to remove dirt on the surface of the charged film.
[0026]
Here, it is preferable that the charging device of the first invention and the second invention is provided with a driving means for supplying a driving force in the rotational direction to the charging film.
[0027]
In addition, driving means for driving the charged film of the charging device according to the first and second aspects of the invention with a speed difference from the charged body so as to slide on the charged body is provided. Is preferred.
[0028]
Furthermore, the cleaning member of the charging device according to the first and second aspects of the present invention is provided with a power supply mechanism capable of applying an electric bias to the cleaning member, and at least during the cleaning operation. Preferably, the charged film is biased and cleaned by applying a bias voltage to the conductive cleaning member.
[0029]
Here, an electrically insulating layer is provided on the surface of the support of the charging device according to the second aspect of the invention or the surface of the charged film in contact with the support, and the cleaning member having conductivity is configured to bias and clean the charged film. In addition, it is preferable that a predetermined bias voltage is applied to the charged film.
[0030]
A charging device according to a third aspect of the present invention that achieves the above object includes a contact charging member that contacts or approaches a charged body that moves in a predetermined moving direction, and charges the charged body to a predetermined potential, and the contact charging member In the charging device including a cleaning member for cleaning the charging member, the contact charging member is a rotating roll extending in a width direction intersecting a moving direction of the charged body, and the cleaning member is in contact with the rotating roll. A plurality of holes for taking in dirt are formed on the contact surface with the rotating roll that rotates or vibrates.
[0031]
Here, the cleaning member is preferably a cylindrical member that rotates or vibrates as the contact charging member rotates.
[0032]
The cleaning member is preferably a flat plate member that vibrates or is fixedly held as the contact charging member rotates.
[0033]
Furthermore, it is also a preferable aspect that the cleaning member is provided with a power source for applying a bias voltage for causing the cleaning member to perform bias cleaning.
[0034]
An image forming apparatus according to a first aspect of the present invention that achieves the above object is the image forming apparatus that forms a toner image, and transfers and fixes the toner image to the recording medium to form an image on the recording medium. A contact charging member that moves in a direction, contacts a charged object made of a recording medium or a member used in any process of image formation, and transfers the charge to and from the charged object; and the contact A charging device including a cleaning member for cleaning the charging member, wherein the contact charging member has a first cross-sectional portion having a predetermined first radius of curvature and a second radius of curvature smaller than the first radius of curvature. A rod-like support having a cross-sectional shape having a second cross-sectional portion extending in the width direction intersecting the moving direction of the charged body, and the support in contact with or in proximity to the charged body surrounding the support. A tube-shaped charging film that charges the charged object while circulating around the body, and charges the charged object in contact with or in proximity to the charged object at the first cross section. And the cleaning member cleans the charged film circulating around the support at a position where the charged film passes through the second cross-sectional portion of the support.
[0035]
An image forming apparatus according to a second aspect of the present invention that achieves the above object is the image forming apparatus for forming a toner image and transferring and fixing the toner image to the recording medium to form an image on the recording medium. A contact charging member that moves in a direction and contacts a charged object made of a recording medium or a member used in any process of image formation, and charges the charged object to a predetermined potential; and the contact charged member A charging device having a cleaning member for cleaning the first charging portion, wherein the contact charging member has a first cross-sectional portion having a predetermined first radius of curvature and a radius of curvature larger than the first radius of curvature or a flat first radius. A rod-like support having a cross-sectional shape having two cross-sectional portions and extending in the width direction intersecting the moving direction of the charged body, and surrounding or contacting the charged body. And a tube-like charged film that charges the charged object while circulating around the support, and the charged object is brought into contact with or close to the charged object at the first cross section. The cleaning member is for cleaning the charged film circulating around the support at a position where the charged film passes through the second cross-sectional portion of the support. Features.
[0036]
An image forming apparatus according to a third aspect of the present invention that achieves the above object is the image forming apparatus for forming a toner image and transferring and fixing the toner image on the recording medium to form an image on the recording medium. A contact charging member that moves in a direction and contacts a charged object made of a recording medium or a member used in any process of image formation, and charges the charged object to a predetermined potential; and the contact charged member In the charging device including a cleaning member for cleaning the charging member, the contact charging member is a rotating roll extending in a width direction intersecting a moving direction of the charged body, and the cleaning member is in contact with the rotating roll. A plurality of holes for taking in dirt are formed on the contact surface with the rotating roll that rotates or vibrates.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, an embodiment of the charging device of the first invention will be described.
[0038]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus using the charging device according to the first embodiment of the first invention.
[0039]
The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes a charge receptor 1 that rotates in the direction of arrow A, and the charging device 2 uniformly charges the surface of the charge receptor 1 while being in contact with the charge receptor 1. 3 irradiates the charged charge receptor 1 surface with exposure light to form an electrostatic latent image, and the developing device 4 develops the electrostatic latent image with toner to form a toner image. The toner image formed on the surface of the charge receptor 1 is transferred to the recording medium 5 conveyed in the direction of arrow B by the transfer device 6 at the position facing the charge receptor 1 with the recording medium 5 interposed therebetween, and fixed. An apparatus (not shown) heats and fixes the recording medium 5.
[0040]
The charge receptor 1 after the toner image is transferred to the recording medium 5 is neutralized by the neutralization lamp 7, and then the charging device 2 charges the charge receptor 1, and the same image forming process is repeated thereafter.
[0041]
The image forming apparatus described here is a cleanerless system that does not include a cleaner that cleans residual toner on the charge receptor, but is not necessarily limited thereto.
[0042]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the charging device according to the first embodiment of the first invention.
[0043]
As shown in FIG. 2, the charging device 2 includes a power supply electrode 10 to which a bias voltage is applied. Around the power supply electrode 10, a rod-shaped support member 11 has a circular cross-sectional portion 12 and a circular cross-section thereof. The egg-shaped cross section having a cross-sectional portion 13 having a smaller radius of curvature than that of the portion is formed. A tube-shaped charging film 15 covers the support member 11, and the charging film 15 is formed around the support member 11. The charge receptor 1 is contacted at a position passing through the circular cross section 12 of the egg shaped cross section of the support member 11.
[0044]
A cleaning brush 16 for brushing the charging film 15 is provided at a position passing through the cross section 13 having a small radius of curvature in the egg-shaped cross section of the support member 11, and the cleaning brush 16 is driven to rotate by a driving member (not shown) to be conductive. Rub the adhesive film 15.
[0045]
Seal members 17 are provided on both sides of the charging film 15 closer to the circular cross section 12 than a position passing through the cross section 13 having a small radius of curvature with which the cleaning brush 16 rubs. The foreign matter is scattered from the surface of the charge receptor 1.
[0046]
Here, the charging device does not necessarily need to be in contact with the charge acceptor, and may be disposed close to the charging device. In this case, when a voltage is applied to the power supply electrode 10, the charging film 15 rotates as the charge receptor 1 rotates due to electrostatic force generated between the charge receptor 1 and the charge film 15. In addition, since a minute gap is formed between the charge receptor 1 and the charging film 15, stable charging is performed as in the case of contact. Further, when the charging film 15 is disposed close to the charge receiver 1, the amount of toner attached to the charging film 15 can be reduced.
[0047]
Since the cross-section of the support member is egg-shaped and the circular cross-section 12 and the cross-section 13 having a small radius of curvature are provided, the charging parameter and the cleaning parameter can be optimized independently. That is, since the cleaning brush 16 is provided in the cross-sectional portion 13 having a small radius of curvature, the cleaning performance can be improved as compared with the case where the cleaning brush 16 is provided in a portion having the same curvature radius as the cross-sectional portion 12.
[0048]
The authors' experimental results that the cleaning performance is improved in this way will be described later.
[0049]
Here, the radius of curvature of the circular cross section 12 is set to 5 mm, and the radius of curvature of the cross section 13 having a small radius of curvature is set to 1.5 mm. However, the present invention is not limited to this.
[0050]
The material of the charging film 15 may be any material as long as it has semiconductivity. For example, polyester, polyamide, polyethylene, polycarbonate, polyolefin, polyurethane, polyvinylidene fluoride, polyimide, PEN, PEK, PES, PPS, PFA, PVdF, ETFE , CTFE resin, or synthetic rubber such as silicon rubber, ethylene propylene rubber, butyl rubber, acrylic rubber, urethane rubber, and nitrile rubber mixed with conductive powder such as carbon black, metal powder, metal oxide, etc. can do. Alternatively, a polar rubber such as epichlorohydrin rubber, chloroprene rubber, or EPDM rubber, or a semiconductive inorganic material such as amorphous silicon may be deposited on an insulating substrate by thin film or thick film deposition.
[0051]
However, polar rubber or the like has a strong adhesion and a rough surface, so that uniform charging can be obtained by coating the surface with a low adhesion material or the like. Further, when formed by vapor deposition of a thin film or thick film, since the hardness is large, it is preferable to dispose the charge acceptor in a non-contact manner.
[0052]
The volume resistance of the charging film 15 is 10 2 Spark discharge is likely to occur at Ω · cm or less, but 10 11 If it exceeds Ω · cm, dot-like charging failure is likely to occur. Three Ω · cm to 10 Ten It is preferable to use within the range of Ω · cm.
[0053]
In particular, in order to set the applied voltage of the charging device relatively low, or to suppress the potential fluctuation in a high-speed machine having a process speed of 150 mm / s or more, the volume resistance is set to 10%. Four Ω · cm to 10 7 Most preferably, it is used within the range of Ω · cm.
[0054]
The voltage applied to the charging film 15 may be a DC voltage, or may be a DC voltage superimposed with an AC voltage that is at least twice the charging start voltage. However, since the DC voltage superimposed with the AC voltage increases the surface energy of the charge receptor and the charging device and adversely affects the charge receptor, it is preferable to apply only the DC voltage.
[0055]
In order to apply a voltage to the charging film 15, for example, power may be supplied from the support member 11 inside the charging film 15, or from the power supply electrode 10 that circumscribes or inscribes the charging film 15, or a cleaning brush. 16 may also be supplied.
[0056]
The thickness of the charging film 15 is preferably about 10 μm to 1 mm.
[0057]
When touching the charge receptor, it is preferable to touch it as softly as possible, so it is better to make it thin.However, if it is too thin, durability will be reduced.Considering the straightness of the charge receptor and the Young's modulus of the film material Thickness can be determined.
[0058]
Young's modulus is 500 kg / cm 2 To 30000kg / cm 2 It is preferably shaped to be 23,000 kg / cm, especially when low stress is required for the charge receptor. 2 The following is desirable. In the case of non-contact arrangement with respect to the charge receptor, the Young's modulus is 500 kg / cm. 2 To 10,000kg / cm 2 In a soft film material, the straightness should be 2 mm or less, and the Young's modulus is 10,000 kg / cm. 2 In the above hard film material, the straightness may be 1 mm or less, and more preferably 0.5 mm or less.
[0059]
The power supply electrode 10 may be made of a material having conductivity and sufficient hardness to work against the cleaning brush. For example, polyester, polyamide, polyethylene, polycarbonate, polyolefin, polyurethane, polyvinylidene fluoride, polyimide, PEN, PEK, PES, PPS, PFA, PVdF, ETFE, CTFE, etc., or synthetic rubber such as silicon rubber, ethylene propylene rubber, butyl rubber, acrylic rubber, urethane rubber, nitrile rubber, carbon black, metal powder, metal oxide What mixed electroconductive powders, such as a thing, can be used. Alternatively, a polar rubber such as epichlorohydrin rubber, chloroprene rubber, or EPDM rubber, or a semiconductive inorganic material such as amorphous silicon may be deposited on an insulating substrate by thin film or thick film deposition.
[0060]
However, since polar rubber and the like have strong adhesion and a rough surface, it is necessary to coat the surface with a low adhesion material or the like.
[0061]
Furthermore, it is not limited to the polymer material mentioned above, For example, metals, such as SUS, aluminum, brass, may be sufficient.
[0062]
The form of the power supply electrode 10 may be any form as long as it can contact the front surface or the back surface of the charging film 15, for example, a block body made of sponge, fiber, felt, rubber, non-woven fabric, foam, resin, metal or the like. Etc. are preferred.
[0063]
It is sufficient that the resistance value of the power supply electrode 10 is smaller than the resistance value of the charging film 15, but the smaller the resistance value, the better the resistance value when the change in the resistance value due to environmental changes and changes with time is taken into account. Three More preferably, it is Ω · cm or less.
[0064]
The material of the support member 11 may be any material that is insulative and can be molded into a required shape when the power supply electrode 10 is not used. For example, polyester, polyamide, polyethylene, polycarbonate, polyolefin, polyurethane, polyfluoride Resin such as vinylidene, polyimide, PEN, PEK, PES, PPS, PFA, PVdF, ETFE, CTFE, or synthetic rubber such as silicone rubber, EPDM, ethylene propylene rubber, butyl rubber, acrylic rubber, urethane rubber, nitrile rubber, etc. can do.
[0065]
In addition, when the power supply electrode 10 is also used, a material adjusted to obtain a predetermined resistance value by mixing conductive powder such as carbon black or metal powder into the above-described material may be used.
[0066]
The form of the support member 11 may be any form as long as it can contact the inner surface of the charging film 15, for example, a block body made of sponge, fiber, felt, rubber, nonwoven fabric, foam, resin, metal, or the like. Etc. are preferred.
[0067]
However, sufficient hardness is required when the cleaning brush 16 functions as an opposing member, and the material and configuration of the member of the cleaning brush 16, the pressing force, and the cross-sectional portion 13 of the support member 11 having a small radius of curvature. It is determined by the radius of curvature.
[0068]
The shape of the support member 11 is such that the radius of curvature of the circular cross section 12 at the position where the charging film 15 contacts the charge receptor 1 is 5 mm to 10 mm, and the cross section of the small radius of curvature at the position where the charging film 15 is cleaned. It shape | molds so that the curvature radius of 13 may be 1 mm to 2 mm.
[0069]
In order to suppress variations in charging performance in the rotation axis direction of the charging device, it is necessary to secure a margin at the nip portion. The radius of curvature 12 of the circular cross section is 4 mm or more when the paper is an A4 plate, and the A3 plate. In this case, it is necessary to be 5 mm or more.
[0070]
In addition, the range of the curvature radius of the cross-section part 13 of a small curvature radius is mentioned later.
[0071]
The cleaning brush 16 has a bundle of hairs, for example, spirally planted on the surface of a metal or a roll-shaped member having a strength equivalent to that of a metal, and the density of the planting is 3800 / cm. 2 To 6200 / cm 2 It is preferable that
[0072]
This is because if the flocking density is too low, the cleaning ability is insufficient, and if the flocking density is too high, toner accumulates in the hair inside the brush, and the charged film 15 is soiled by the accumulated toner.
[0073]
The hair material may be an insulating material that is easily charged to the same polarity as the toner, such as polypropylene, but is not limited thereto.
[0074]
The cleaning brush 16 may rotate in the same direction as the charging film 15 at the position where the charging film 15 is cleaned, or may rotate in the opposite direction to the charging film 15.
[0075]
When a voltage is applied to this charging device from a DC power supply to the feeding electrode 10, air is ionized in a minute gap formed in the vicinity of the charging region where the charging film 15 and the charge receptor 1 are close to or in contact with each other, and the DC power supply When the negative polarity side is connected to the power supply electrode, negative ions flow to the charge acceptor 1 side and charge the charge acceptor 1 negatively. Further, since the conductive film 15 is pulled in the moving direction of the charge receptor 1 by the application of voltage, the contact between the charged film 15 and the charge receptor 1 is stabilized and the resistance of the charged film 15 is sufficiently large so that the discharge is not caused. It is stable and does not lead to spark discharge. Furthermore, since the charging film 15 is semiconductive and it is possible to prevent an excessive current from flowing in the gap portion in the charging region, the charge receptor 1 can be charged uniformly.
[0076]
In this charging device, charging power is supplied from the feeding electrode 10 to the charging film 15 via the support member 11. However, the feeding electrode 10 is brought into contact with the surface of the charging film 15 to directly supply power to the charging film 15. It is also possible to supply
[0077]
In this case, an insulating layer may be formed on the inner surface of the charging film 15, or the support member 11 may be made of an insulating material.
[0078]
When the conductive support member 11 is brought close to the charge receptor 1, it is effective when there is a risk that the discharge current leaks.
[0079]
The cleaning brush 16 can also serve as the power supply electrode 10.
[0080]
It is also possible to stretch the charging film 15 with two or more rolls having different diameters to change the radius of curvature of the position close to or in contact with the charge receptor 1 or the position to be cleaned.
[0081]
Next, the results of testing the charge characteristics of the charge receptor using the charging device of this embodiment will be described.
[0082]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a test apparatus for testing charging characteristics using the charging apparatus according to the first embodiment of the first invention.
[0083]
The test apparatus shown in FIG. 3 has a drum-shaped charge receptor 1 that rotates in the direction of arrow A with a conductive substrate 9 grounded, and a surface potential sensor that detects the surface potential around the charge receptor 1. 20 and a surface potential meter 21 for displaying the surface potential detected by the surface potential sensor 20 and a charge eliminating lamp 7 for eliminating the surface charge of the charge receptor 1 are arranged, and the surface in the arrow A direction in which the charge receptor 1 rotates. The charging device 2 of the present embodiment is disposed on the upstream side of the potential sensor 20.
[0084]
In the charging device 2, the support member 11 is fixed so that the charging film 15 comes into contact with the charge receptor 1 at a position passing through the circular cross section 12 of the egg-shaped cross section of the support member 11. A DC power supply 22 is connected to the feeding electrode 10 of the charging device 2 so that the output voltage of the DC power supply 22 can be arbitrarily changed.
[0085]
Here, the charging film 15 is made of flexible PVdF, nylon, and polycarbonate having a thickness of 30 μm and 50 μm, each having a volume resistivity of 10 respectively. Five Ω · cm, 10 7 A test was performed using a material formed so as to have Ω · cm.
[0086]
FIG. 4 is a diagram showing the results of testing charging characteristics with the test apparatus shown in FIG.
[0087]
In FIG. 4, the horizontal axis represents the applied voltage applied to the power supply electrode 10, and the vertical axis represents the surface potential of the charge receptor 1 detected by the surface potential sensor 20.
[0088]
The graph in the figure shows the result of measuring the surface potential of the charge receptor 1 when the DC voltage applied to the power supply electrode 10 is changed from 0V to minus 2000V.
[0089]
It was confirmed that when the DC voltage exceeds minus 550V, the surface potential increases linearly, and when the DC voltage is minus 2000V, the surface potential reaches about minus 1450V. In addition, no abnormal discharge occurred during this period, and the charging film 15 obtained good results for all the materials shown in FIG.
[0090]
Next, the results of testing the cleaning performance of the charging device of this embodiment will be described.
[0091]
In this performance test, the curvature radius in the cross section of the small curvature radius in the egg-shaped cross section of the supporting member of the charging device is changed to 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, and 5.0 mm, and the A3 version The amount of toner adhering to the charging film of the charging device was measured after printing two, five, and ten half-tone images on a full-size sheet. The curvature radius of the circular cross section is 5.0 mm.
[0092]
The test apparatus has the same configuration as the image forming apparatus shown in FIG.
[0093]
The DC voltage applied to the charging device is minus 900V.
[0094]
The cleaning brush is made of insulating polypropylene fibers with a hair height of 2 mm on a metal shaft with a diameter of 8 mm, and the planting density is 4650 fibers / cm. 2 Aligned so that the amount of interference with the surface of the charge receptor is 500 μm, and is rotated by a motor in the same direction as the charged film so that the rotation speed is 1.8 times that of the charged film. Driven.
[0095]
5 and 6 are diagrams showing test results of cleaning performance of the charging device according to the first embodiment of the first invention.
[0096]
FIG. 5 and FIG. 6 show the same test results by changing the parameters taken as parameters.
[0097]
FIG. 5 is a graph showing, as a parameter, the radius of curvature r at the cross section of the small curvature radius in the egg-shaped cross section of the support member.
[0098]
In FIG. 5, the horizontal axis represents the number of printed half-tone images, and the vertical axis represents the toner accumulation amount per unit area on the charged film. The amount of toner deposited was measured using a minute toner amount measurement method.
[0099]
The graph in the figure shows only the curvature radius at the cross section of the small curvature radius in the egg-shaped cross section of the support member, and the curvature radius r is 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, and 5.0 mm, respectively. The toner accumulation amount of the charging device changed as described above is represented.
[0100]
As is apparent from this graph, in the charging device with the support member having a circular cross section and the curvature radius r of 5.0 mm, as the number of printed sheets increases, the toner adhering to the charging film cannot be sufficiently cleaned and the amount of accumulation gradually increases. However, each charging device having a cross-section of egg-shaped cross section with a small radius of curvature and a radius of curvature r of 2.0 mm, 1.5 mm, and 1.0 mm does not accumulate toner even when the number of printed sheets exceeds 5. It can be seen that it converges to a certain value.
[0101]
This is because when the toner is scraped off with a cleaning brush, the toner is charged when the toner moves from a part having a small radius of curvature to a part having a large radius of curvature in the egg-shaped cross section, compared to the case where the toner moves laterally in a circular section. This is probably because the film is easily separated from the film.
[0102]
FIG. 6 is a graph showing the number of printed half-tone images as a parameter.
[0103]
In FIG. 6, the horizontal axis represents the curvature radius r of the cross section of the small curvature radius in the egg-shaped cross section of the support member, and the vertical axis represents the amount of toner adhering to the chargeable film.
[0104]
The graph in the figure represents the toner accumulation amount of the charging device after printing two, five, and ten full-tone images of A3 size paper.
[0105]
As is apparent from this graph, regardless of the number of prints, the toner accumulation amount becomes the minimum when the radius of curvature r of the cross section of the small radius of curvature of the elastic member is 1.5 mm, and the radius of curvature r is 1.0 mm. Sometimes it can be seen that it has increased.
[0106]
This is because, around the egg-shaped cross section of the support member for cleaning the charging film, the periphery of the cross section of the small curvature radius vibrates due to the deflection caused by the rotation of the cleaning brush, and the contact pressure between the brush and the charging film varies. This is presumably because toner is deposited on the surface of the charged film in a streak pattern in the direction of the rotation axis.
[0107]
This vibration can be solved by increasing the hardness of the support member. However, if the hardness is increased too much, the charge receptor may be damaged, or the charged film may be broken at the cross section of the small radius of curvature. The radius of curvature r is considered to be a practical limit of around 1.0 mm.
[0108]
Next, a second embodiment of the charging device according to the first invention will be described.
[0109]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a charging device according to a second embodiment of the first invention.
[0110]
Compared with the first embodiment, the second embodiment includes a drive source that rotates the charging film at a higher speed than the rotation speed of the charge receptor, and the cleaning brush rotates in the opposite direction to the charging film. However, the other components are the same, and the same components are denoted by the same reference numerals, and only the differences will be described.
[0111]
In FIG. 7, a cleaning brush 16 for cleaning a conductive film 15 is provided in the vicinity of a cross-section portion 13 having a small radius of curvature in the egg-shaped cross section of the support member material 11, and the cleaning brush 16 is charged by a driving member (not shown). The charging film 15 is rubbed and rubbed by being rotated in the opposite direction.
[0112]
A driving source 18 for forcibly driving the charging film 15 is provided between the position where the charging film 15 contacts the charge receptor 1 and the position where the seal member 17 seals the toner.
[0113]
By providing this drive source 18, the charging film 15 can be smoothly rotated and the cleaning performance of the cleaning brush 16 can be enhanced even when the cleaning brush 16 receives a rotational force in the reverse direction.
[0114]
Since the drive source 18 is provided downstream of the cleaning brush 16 in the rotation direction of the charging film 15, contamination by toner can be prevented and the load applied to the charging film 15 can be dispersed.
[0115]
Next, an embodiment of the charging device of the second invention will be described.
[0116]
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a charging device according to an embodiment of the second invention.
[0117]
Compared with the first embodiment of the first invention, the charging device of the second invention has a semicircular cross section of the support member and a flat part (or a large radius of curvature), and the flat part has The difference is that the cleaning member is provided and the drive source that rotates the charging film at a speed higher than the rotation speed of the charge receptor is different.
[0118]
Therefore, the same components as those of the first embodiment of the first invention shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and only the differences will be described.
[0119]
The charging device 2 shown in FIG. 8 has a power supply electrode 10 to which a bias voltage is applied. A support member 11 having a semicircular cross section is formed around the power supply electrode 10, and the support member 11 has a semicircular shape. The periphery of the cross section is covered with a tube-shaped charging film 15.
[0120]
The support member 11 has a flat portion 19, and the charging film 15 is higher than the rotational speed of the charge receptor 1 at a position in contact with the charging film near the boundary between the flat portion 19 and the semicircular cross-sectional portion 12. A drive source 18 that rotates at a speed is provided, and the charge film 15 rotates around the semicircular cross section of the support member 11 and receives charge at a position passing through the semicircular cross section 12 of the cross section of the support member 11. In contact with the body 1.
[0121]
Further, in the vicinity of the flat portion 19 of the cross section of the support member 11, there are a cleaning blade 25 for cleaning the charging film 15 and a seal for sealing the toner and the like cleaned by the cleaning blade 25 from being scattered on the surface of the charge receptor 1. The member 17 is provided at a position facing the cleaning blade 25 on the flat portion 19.
[0122]
Here, it is preferable that the semicircular cross-sectional portion 12 of the support member 11 in the vicinity of the position where the charging film 15 approaches or contacts the charge receptor 1 has a curvature radius of 5 mm to 10 mm.
[0123]
In addition, the flat portion 19 of the support member 11 where the cleaning blade 25 is disposed is preferably formed so as to have a large curvature radius portion with a curvature radius of 30 mm or more in order to stably perform cleaning. More preferably, the radius of curvature is 40 mm or more.
[0124]
Next, test results comparing the cleaning performance of three charging devices having different cleaning methods described in the two embodiments of the first invention and the second embodiment of the invention will be described.
[0125]
9 and 10 are graphs showing the results of the cleaning performance test.
[0126]
In this performance comparison test, the cross section with a small curvature radius of the egg-shaped cross section of the support member is 1.5 mm, the circular cross section is 5.0 mm, and the cleaning brush is disposed at a position passing through the small curvature section. , A type 1 charging device (described in the first embodiment of the first invention) in which the cleaning brush rotates in the same direction as the charging film at a speed 1.8 times the rotation speed of the charging film, type 1 Type 2 charging device (described in the second embodiment of the first invention) in which the cleaning brush rotates in the reverse direction at the same speed as the charging film, and the support member has a semicircular cross section Type 3 charging device having a radius of curvature of 5.0 mm, a cleaning blade disposed on a flat portion of a support member, and a charging film rotating at a high speed by a driving source (Embodiment of the second invention) As described above, and as a comparative example, among the type 1 charging devices, the charging device of comparative example 1 from which the cleaning brush is removed and the cleaning brush are provided but the driving member is not provided, so the driven member is driven by the charging film. For each of the rotating charging devices of Comparative Example 2, the transition of the accumulated toner amount during continuous operation and the rising state of the charging potential due to the accumulated toner were confirmed.
[0127]
The cleaning blade used in Type 3 was a standard setting of a urethane material having a thickness of 2 mm, a free length of 8 mm, an abutting angle of 22 degrees, and an interference amount of 1 mm with the charging film.
[0128]
The test apparatus has the same configuration as the image forming apparatus shown in FIG. 1 with respect to the amount of accumulated toner, and the test apparatus has the same configuration as the test apparatus shown in FIG. Therefore, the configuration diagram and the description thereof are omitted here.
[0129]
FIG. 9 is a graph showing the amount of toner deposited on the charged film when the image forming apparatus is continuously operated.
[0130]
In FIG. 9, the horizontal axis represents the number of full-tone half-tone images printed on A3 size paper, and the vertical axis represents the amount of toner deposited on the charged film. The amount of toner deposited was measured using a minute toner amount measurement method.
[0131]
The graphs in the figure show the results when two sheets, five sheets, and ten sheets are printed for each of the charging devices of types 1 to 3 having different cleaning methods and the charging devices of comparative example 1 and comparative example 2, respectively. The measurement result of the amount of accumulated toner is shown.
[0132]
As is apparent from the graph, in the charging devices of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the amount of accumulated toner rapidly increases as the number of printed sheets increases.
[0133]
On the other hand, in the type 1 to 3 charging devices, even when the number of printed sheets exceeds 5, the amount of adhered toner is kept low within a certain value.
[0134]
FIG. 10 is a graph showing a situation in which the charge potential of the charge receptor is increased by the adhered toner when the image forming apparatus is continuously operated.
[0135]
In FIG. 10, the horizontal axis represents the number of printed half-tone images of A3 size paper, and the vertical axis represents the charge potential of the charge receptor.
[0136]
The graph in the figure shows the charge acceptance when printing two, five, and ten sheets for each of the charging devices of types 1 to 3 having different cleaning methods and the charging devices of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. The measurement result of the charged potential of the body is shown.
[0137]
As is apparent from this graph, in the charging devices of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, when the number of printed sheets increases, the charging potential rises proportionally, and even though the number of printed sheets is only 10 sheets, V potential rises.
[0138]
This is presumably because abnormal discharge occurs when the amount of toner deposited on the charged film increases as shown in FIG.
[0139]
On the other hand, in the type 1 to type 3 charging devices, the amount of accumulated toner is suppressed to a low level that does not cause a problem.
[0140]
Next, based on the above performance test results, a running test was performed on the type 1 to type 3 charging devices to confirm the maintainability.
[0141]
When the rising limit of the charging potential was set to 10 V, the limit number of printed sheets of A3 size paper was 500 sheets for Type 1, 1000 sheets for Type 2, and 3000 sheets for Type 3.
[0142]
In a cleanerless system using a conventional charging device and equipped with a pseudo cleaner called a refresher, the limit number of prints is several tens under the same conditions. Considering the sacrifice of print productivity, this is extremely effective.
[0143]
The charging device of the present invention may be integrated with, for example, a toner cartridge and supported detachably on the image forming apparatus. Thus, by collecting the used cartridge and replacing only the charging film, the charging device can be recycled, which contributes to cost reduction.
[0144]
Next, an embodiment of the charging device of the third invention will be described.
[0145]
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus using the charging device according to the first embodiment of the third invention.
[0146]
The image forming apparatus shown in FIG. 11 includes a charge receptor 30 that rotates, and a charging device 32 that includes a cleaning member 31 is applied with a bias voltage from a power source 33 and is close to or in contact with the charge receptor 30. The surface of the charge receptor 30 is uniformly charged.
[0147]
The exposure device 34 irradiates the charged charge receptor 30 with exposure light to form an electrostatic latent image, and the developing device 35 develops the electrostatic latent image with toner to form a toner image.
[0148]
The toner image formed on the surface of the charge receptor 30 is transferred to the recording medium 39 conveyed from the paper feed tray 37 by the conveying roll 38 by the transfer device 36 located opposite to the charge receptor 30 across the recording medium. The image is transferred, heated by the fixing device 40 and fixed on the recording medium 39.
[0149]
The toner remaining on the charge receptor 30 after the toner image is transferred to the recording medium 39 is cleaned by the cleaner 41, and the charge remaining on the charge receptor 30 is discharged by the charge removal lamp 42.
[0150]
The charge acceptor 30 is charged again by the charging device 32 after static elimination, and the same image forming process is repeated thereafter.
[0151]
Here, the cleaner 41 for cleaning the charge receptor 30 is provided, but the present invention is not limited to this, and a cleanerless system may be used.
[0152]
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing the charging device according to the first embodiment of the third invention.
[0153]
The charging device 32 includes a conductive rotary roll 32a, a power supply electrode 32b that applies a bias voltage to the rotary roll 32a, and a power source 33 connected to the power supply electrode 32b, and a charge receptor that rotates in a fixed direction A. It is rotatably supported at a position in contact with 30.
[0154]
Further, a cleaning member 31 is provided on the outer peripheral surface of the rotary roll 32a, and this cleaning member 31 is held by a holding member 43 so as to lightly contact the outer peripheral surface of the rotary roll 32a.
[0155]
The charge receptor 30 has a structure in which a photoconductive layer 30b is laminated on a cylindrical conductor substrate 30a. The conductor substrate 30a is electrically grounded 30c, and is transferred close to or in contact with a charging device 32 to which a bias voltage is applied. In this configuration, discharge is generated in a minute gap near the position to charge the surface of the charge receptor 30.
[0156]
Here, in the charging device, the rotary roll 32a is composed of a conductive roll-shaped member, but it is not always necessary to be in the form of a roll, and may be in the form of a tube or as shown in FIG. 2 or FIG. The charging device in the first embodiment may have an egg-shaped cross section.
[0157]
Although not shown, the power supply electrode 32b is configured such that both ends thereof are held by a holding member such as a bearing and a pressing member such as a spring and do not move except in the vertical direction. The rotating roll 32a is connected to the power supply electrode 32b. The pressing force lightly presses against the charge receptor 30 side, and a frictional force is generated between the rotating roll 32a and the charge receiving member 30 by the pressing force. When the charge receiving 30 rotates, the rotating roll 32a is driven by the frictional force. Although it is configured to rotate, it may be configured to rotate by a drive source.
[0158]
Here, the rotating roll 32a mixes an ionic conductive agent in epichlorohydrin rubber and has a volume resistivity of 10. Five It is adjusted to be Ω · cm and is formed into a φ14 mm rubber roll. Also, the power supply electrode 32b serves as a power supply to the rotary roll 32a and a holding member for the rotary roll 32a. It is configured to be slightly longer than the length of the rotary roll 32a in the longitudinal direction, and a charging voltage is applied from bearings holding both ends thereof.
[0159]
However, the rotating roll 32a is not limited to this, and the same material as the material of the charging film described in the first embodiment of the first invention shown in FIG. 2 can be used.
[0160]
Moreover, although the power supply 33 which can apply the direct voltage of a constant voltage is connected to the rotary roll 32a, you may connect the power supply which can apply the voltage which superimposed alternating current on direct current | flow.
[0161]
In such a charging device 32, when a predetermined voltage is applied from the DC power source 33 to the rotating roll 32a via the conductive power supply electrode 32b, the charging apparatus 32 is formed in the vicinity of the contact portion between the rotating roll 32a and the charge receptor 30. Air ionization occurs in the minute gaps.
[0162]
If the negative polarity side of the power source 33 is connected to the power supply electrode 32b, negative ions or electrons flow toward the charge acceptor 30 and are charged, and the positive ions reach the rotary roll 32a and are neutralized.
[0163]
Moreover, the rotating roll 32a is pulled in the moving direction of the charge receptor 30 by applying a voltage, and the contact between the rotating roll 32a and the charge receptor 30 is stabilized.
[0164]
Since the rotating roll 32a has a sufficiently large resistance, the discharge is stabilized and spark discharge is not caused. Further, by using a semiconductive member for the rotating roll 32a, it is possible to prevent an excessive current from flowing in any part of the gap, and the charge receptor 30 can be charged uniformly. is there.
[0165]
On the other hand, since the rotating roll 32a is rotated by the frictional force with the charge receptor 30, if the frictional force is small, the rotating roller 32a loses the pressure of the cleaning member 31, and the rotation may become unstable or stop. Therefore, the pressing force of the rotating roll 32a is increased to some extent, or the non-image area at the end of the charge receptor 30 and the surface roughness of the rotating roll 32a are roughened, or a highly adhesive material is used. A rotational force can be obtained.
[0166]
However, in a cleanerless image forming apparatus that does not include a cleaner that removes residual toner from the charge receptor 30, a large amount of toner may be present at the contact portion between the rotary roll 32 a and the charge receptor 30. Slip easily occurs depending on the diameter. In this case, if the external driving source is provided in the charging device 32, stable rotation can be obtained.
[0167]
Next, the cleaning operation of the cleaning member 31 will be described.
[0168]
Most of the toner remaining on the charge receptor 30 without being transferred by the transfer device 36 is cleaned by the cleaner 41. However, it is difficult to remove completely, especially in a low-temperature and low-humidity environment, since some of the toner and external additives pass through the cleaner 41, most of them adhere to the surface of the rotary roll 32a. End up.
[0169]
In general, since the residual toner is charged with a positive polarity, a voltage is applied, and the residual toner is very easily attached to the negatively charged rotating roll 32a.
[0170]
However, since the cleaning member 31 of this embodiment (described in detail in FIG. 13) is provided with a large number of through holes, the toner adhering to the surface of the rotary roll 32a is scraped off at the edge portions of the through holes, The toner can be taken into the cleaning member 31.
[0171]
Further, if a voltage is applied to the cleaning member 31 so that a predetermined potential difference is generated between the rotary roller 32a, the cleaned toner adheres to the periphery and the inner wall of the hole of the cleaning member 31 and is taken into the interior. The toner does not contaminate the rotary roll 32a again.
[0172]
In the present embodiment, both ends of the cleaning member 31 are held by the holding member 43. However, the holding member 43 is not limited to this configuration, and may be a configuration that holds the cleaning member 31 in the entire longitudinal direction or a configuration that is formed in a shaft shape inside the cleaning member 31.
[0173]
Here, the cleaning member 31 is held so as to rotate, but may be configured so as to vibrate.
Further, the cleaning member 31 may be formed of a conductive member so that a voltage is applied.
[0174]
FIG. 13 is a schematic perspective view of a cylindrical cleaning member shown as an example used in the first embodiment.
[0175]
As shown in FIG. 13, the cleaning member 31 is formed of a thin cylinder having a large number of through holes 45 on the surface.
[0176]
Here, the diameter of the through hole can be arbitrarily set according to the diameter of the toner stored in the developing device.
[0177]
For example, when the toner diameter is 5 to 6 μm, the diameter can be 10 μm.
[0178]
The cleaning member 31 has a volume resistivity of 10 by mixing carbon in polycarbonate resin. Five A tube adjusted to be Ω · cm and formed into a thin cylinder with a thickness of 200 μm and φ10 mm is used, and through-holes with a diameter of 50 μm and a pitch of 100 μm are uniformly formed on the surface.
[0179]
As the material of the cleaning member 31, the same material as that described as the charging film material according to the first embodiment of the first invention can be used.
[0180]
Although not shown here, the holding member that holds the cleaning member 31 is formed of a conductive resin, and is configured to be applied with a cleaning voltage divided from a DC power source.
FIG. 14 is a schematic perspective view of a cylindrical cleaning member shown as another example used in the first embodiment.
[0181]
As shown in FIG. 14, the cleaning member 31 may constitute a mesh tube 47 in which a single yarn or a plurality of yarns that are bundled or twisted are knitted into a mesh shape and subjected to cylinder folding.
[0182]
The yarn used in such a structure may be conductive or insulating, and fibers such as rayon, polyester, teflon, acrylic, nylon, cupra, aramid, wool, silk, etc., and a conductive agent mixed in these fibers. A conductive yarn, a metal wire, nylon teg, or the like can be used. In addition, weaving can be made by plain weaving, twill weaving, tube folding, or the like.
[0183]
Next, the results of testing the charge characteristics of the charge receptor using the charging device of this embodiment will be described.
[0184]
Since the test apparatus for which the charging characteristics have been tested has the same configuration as the test apparatus shown in FIG. 3 except for the charging apparatus, the drawing is omitted and the test environment will be described.
[0185]
The charging device includes the charging device 32 of the present embodiment shown in FIG. 12, the power supply electrode 32 b is configured in a roll shape, and the conductive rotating roll 32 a is a roll so as to contact the surface of the charge receptor 30. Both ends are supported by a holding member such as a bearing and a pressing member such as a spring, and a power source 33 is connected to the roll so that a DC charging voltage is applied.
[0186]
The power source 33 can arbitrarily change the output voltage, and the surface potential of the charge acceptor 30 that changes as the applied voltage increases or decreases is measured with a surface potentiometer.
[0187]
Furthermore, the cylindrical cleaning member 31 shown in FIG. 13 is disposed in the charging device 32, and a DC voltage minus 300 V divided from the power source 33 is applied.
[0188]
The rotating roll 32a used for the charging device 32 is mixed with an ionic conductive agent in epichlorohydrin rubber and has a volume resistivity of 10. Five A rubber roll adjusted to Ω · cm was used.
[0189]
The cleaning member 23 has a volume resistivity of 10 by mixing carbon in polycarbonate resin. Five A tube adjusted to Ω · cm and formed into a thin cylinder of φ10 mm, a tube with a thickness of 200 μm, PVdF and nylon having a volume resistivity of 10 Five A 50 μm and 100 μm thick flexible film tube formed into a thin cylinder with a diameter of 10 mm is formed so as to be Ω · cm, and 50 μm and 100 μm in thickness with an insulating polycarbonate resin molded into a thin cylinder with a diameter of 10 mm. Each molded flexible film tube was tested.
[0190]
As the test results, the same good results as shown in FIG. 4 were obtained for all the cleaning members using the above-described materials.
[0191]
That is, when the surface potential of the charge receptor was measured when a DC voltage of 0 V to -2000 V was applied from the DC power supply, the surface potential of the charge receptor began to rise rapidly from the applied voltage of about -550 V, and -2000 V It was confirmed that the voltage reached approximately -1450 V at an applied voltage of 1, and during this time, no abnormal discharge was observed due to the charging device.
[0192]
Therefore, it was shown that the charging device provided with the cleaning member of the present embodiment can perform uniform charging without uneven charging potential.
[0193]
Next, a test of the cleaning performance of the cleaning member used in the charging device of this embodiment will be described.
[0194]
The test was configured as an image forming apparatus of the cleanerless system shown in FIG. 11 for each cleaning member formed so that the through hole area ratio was 7%, 23%, 40%, 84%, and 97%. Made in the environment.
[0195]
The test method is to remove the charging device cleaning member, print 10 black images with 100% black toner density, attach the cleaning member to the charging device, and determine the amount of toner and the toner capture rate taken by the cleaning member. It was.
[0196]
FIG. 15 is a diagram illustrating a toner capture rate at which the cleaning member takes in toner when the area ratio of the through holes formed in the cleaning member is changed.
[0197]
In FIG. 15, the horizontal axis represents the area ratio of the through holes, and the vertical axis represents the ratio (toner capture ratio) of the toner amount taken in by the cleaning member out of the toner amount adhering to the rotating roll.
[0198]
As is apparent from the figure, the toner capture rate increases as the number of through holes is increased and the area ratio of the holes increases, and the toner capture rate becomes extremely high especially when the area ratio occupied by the through holes exceeds 80%. I understood it.
[0199]
When the area ratio occupied by the through-holes increases, the edge portion that scrapes off the toner adhering to the outer peripheral surface of the rotating roll increases, which is considered to increase the toner capture rate.
[0200]
As described above, the cleaning member shown in this embodiment has a large toner removing effect even under a condition where a large amount of toner adheres to the charging device, and the area ratio occupied by the through holes is increased to about 80%. The toner capture rate can be 90% or more.
[0201]
By adjusting the size of the cleaning member, the cleaning member can be used without replacing it during the lifetime of the image forming apparatus.
[0202]
Next, the results of running tests using the image forming apparatus shown in FIG. 11 will be described.
[0203]
As a sustainability test, a running test for forming 10,000 prints was conducted, and changes in the images were confirmed. After printing 10000 prints, troubles caused by so-called foreign matter adhesion, such as density reduction and black streak, did not occur. In addition, toner adhesion to the outer peripheral surface of the rotating roll was hardly observed.
[0204]
For comparison, the same test was performed with the cleaning member removed from the charging device. As a result, fogging gradually occurred in the white image portion from the time when about 1000 sheets were printed, and black stripes were generated when 3000 sheets were printed. Became prominent.
[0205]
The outer peripheral surface of the rotating roll when 3000 sheets were printed was covered with toner or an external additive, and remarkable foreign matter adhesion was observed on the charge receptor at the position corresponding to the black streaks appearing on the print.
[0206]
From the above results, it is clear that the cleaning member according to the present invention functions effectively and prevents the toner and the like from adhering to the rotating roll.
[0207]
Next, the cleaner of the image forming apparatus shown in FIG. 11 was removed to constitute an image forming apparatus of a cleanerless system, and the image quality was confirmed by a similar running test.
[0208]
In addition to the charging device used in the present embodiment, as a comparative example, the same test was performed on a charging device having a configuration in which the cleaning member was removed.
[0209]
As a result, in the initial stage, prints with the same image quality were obtained both when the charging device of this embodiment was used and when the charging device of the comparative example was used. In the image forming apparatus using the charging device of the example, fogging gradually occurred in the white image portion, and after printing 100 sheets, vertical streak-like image quality defects and charging defects occurred.
[0210]
This is presumably because foreign matters such as toner adhered to the outer peripheral surface of the charging electrode and partially accumulated in a streak shape.
[0211]
On the other hand, when the charging device of the present embodiment was used, an image quality that was the same as that of the initial printing could be obtained even after printing 1000 sheets.
[0212]
Therefore, it has been clarified that the charging device according to the first embodiment of the third invention can be suitably used also in an image forming apparatus of a cleanerless system in which a cleaner is not provided for a charge receptor.
[0213]
From the above results, in order to maintain the charging potential uniformly over a long period of time, a cleaning member having a large number of through holes formed on the surface is brought into contact with the outer peripheral surface of the rotating roll, and the toner adhering to the outer peripheral surface of the rotating roll is removed. It has been proved that the configuration according to the present invention in which the outer peripheral surface of the rotating roll is always refreshed while being captured is very effective.
[0214]
Next, a charging device according to a second embodiment of the charging device of the third invention will be described.
[0215]
In the second embodiment, the configuration of the charging device is the same as that in the first embodiment, but the cleaning member used in the charging device is different in the form of a flat plate. Therefore, only the difference will be described.
[0216]
FIG. 16 is a schematic perspective view of a flat plate-like cleaning member shown as an example used in the second embodiment.
[0217]
The cleaning member 31 shown in FIG. 16 is a flat plate member 46, which is configured to form the same material as that of the cleaning member shown in the first embodiment into a sheet shape and contact with a rotating roll.
[0218]
As shown in the figure, the flat plate member 46 is provided with a plurality of rows of through holes 45 in the process direction B, and the through holes 45 arranged in the process direction B are formed by shifting the through holes from each other. Since one of the through holes 45 is fixed and held in contact with the outer peripheral surface of the toner, the toner adhering to the surface of the rotating roll can be removed evenly.
[0219]
Such a configuration eliminates the need for a cleaning member rotation mechanism, which is effective for cost reduction and size reduction.
[0220]
The flat plate member 46 may be configured to vibrate so as to reciprocate at a right angle or a certain angle to the process direction.
[0221]
Also in this embodiment, it was confirmed that good charging characteristics, a toner capture rate, and a running test result can be obtained as in the charging device in the first embodiment.
[0222]
Next, an embodiment of the image forming apparatus of the first invention will be described.
[0223]
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus showing an embodiment of the first invention.
[0224]
In the present embodiment, the charge receptor and the paper correspond to the charged object.
[0225]
The image forming apparatus shown in FIG. 17 includes a charge receptor 50 that rotates in the direction of arrow A, and the surface of the charge receptor 50 is uniformly charged while the first charging device 51 is in contact with the charge receptor 50. The second charging device 55 in the position facing the charge receptor 50 with the paper sandwiched between the toner image developed by the developing device 53 with the toner formed by the exposure device 52 and the toner is developed in the direction of arrow B. Transfer to the moving paper. The charge receptor 50 after the toner image is transferred to the sheet is neutralized by the third charging device 59.
[0226]
The first charging device 51, the second charging device 55, and the third charging device 59 are similar to the embodiment of the charging device of the first invention shown in FIG. In the periphery of the feeding electrode 64, a rod-shaped support member 63 forms an egg-shaped cross section having a circular cross section and a cross section having a small curvature radius smaller than that of the circular cross section, A tube-shaped charged film 61 covers the support member 63, and the charged film 61 passes through a circular cross section of the egg-shaped cross section of the support member 63 while rotating around the support member 63. In contact with the charge acceptor 50 in position.
[0227]
A cleaning brush 62 for brushing the charging film 61 is provided at a position passing through a cross section having a small radius of curvature in the egg-shaped cross section of the support member 63. The cleaning brush 62 is driven to rotate by a driving member (not shown) and charged film. 61 is rubbed.
[0228]
The charging device which is an embodiment of the charging device of the first invention can charge the charge receptor 50 without causing abnormal discharge even if the charge receptor 50 is dirty, so that the first and second charging devices It is also preferable. In addition, the charging device which is an embodiment of the charging device of the first invention is suitable as the second charging device because it has a longer lifetime than the charge eliminating lamp.
[0229]
In the present embodiment, the charging device according to the first embodiment is applied to all charging devices. However, the charging device is not necessarily applied to all charging devices.
[0230]
Here, an example of an image forming apparatus that directly transfers a recording medium has been described. However, for example, an image forming apparatus that uses an intermediate transfer belt described in FIG. 18 or an image forming apparatus that uses an intermediate transfer drum is used. It can be applied to the charging device.
[0231]
Next, an embodiment of the image forming apparatus of the second invention will be described.
[0232]
FIG. 18 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to an embodiment of the second invention.
[0233]
In this embodiment, the charge receptor, the intermediate transfer belt, and the paper correspond to the charged body.
[0234]
In FIG. 18, four charge receptors 50 rotating in a predetermined direction are arranged in series. A first charging device 51 comes into contact with each charge acceptor 50 to uniformly charge the charge acceptor 50, and an exposure device 52 irradiates the charge acceptor 50 with exposure light to form an electrostatic latent image. . The charge receiver 50 on which the electrostatic latent image is formed is developed with toner by the developing device 53 to form a toner image.
[0235]
The intermediate transfer belt 65 that circulates contacts each charge receptor 50 to form a nip portion, and the toner image formed on each charge receptor 50 is a second charging device 55 arranged at each primary transfer position. Primary transfer.
[0236]
The toner image on the intermediate transfer belt 65 that has been primarily transferred is secondarily transferred onto the sheet conveyed from the sheet tray 58 by the fourth charging device 56 disposed at the secondary transfer position, and the toner image on the sheet is transferred. The image is heated and pressurized by the fixing device 57 and fixed on the paper to form a fixed image.
[0237]
Each charge receptor 50 to which the toner image has been primarily transferred has its residual charge removed by the third charging device 59 and is prepared for the next image forming process to be charged by the first charging device 51. The intermediate transfer belt 65 on which the toner image has been secondarily transferred is cleaned with toner remaining on the intermediate transfer belt 65 by the fifth charging device 60 to prepare for the next secondary transfer process.
[0238]
Here, as the first to fifth charging devices, the charging device which is the embodiment of the charging device of the second invention described with reference to FIG. 8 is used.
[0239]
The charging device according to the embodiment of the charging device of the second invention can charge the charge receptor 50 and the intermediate transfer belt 65 without causing abnormal discharge even if the charge receptor 50 and the intermediate transfer 65 belt are dirty. Therefore, it is suitable as the first, second and fourth charging devices. In addition, the charging device which is an embodiment of the charging device of the second invention is suitable as the third charging device because it has a longer lifetime than the charge eliminating lamp, and is less likely to damage the intermediate transfer belt than the cleaner. It is also suitable as a fifth charging device.
[0240]
In the present embodiment, the charging device according to the first embodiment is applied to all charging devices. However, the charging device is not necessarily applied to all charging devices.
[0241]
Although the image forming apparatus using the intermediate transfer belt has been described here, an intermediate transfer drum may be used instead of the intermediate transfer belt. Further, the image forming apparatus of the second invention can be applied not only to the method using the intermediate transfer member but also to the image forming apparatus described in FIG.
[0242]
Next, an embodiment of the image forming apparatus of the third invention will be described.
[0243]
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus showing an embodiment of the third invention.
[0244]
In the present embodiment, the charge receptor and the paper correspond to the charged object.
[0245]
The image forming apparatus shown in FIG. 19 includes a charge receptor 50 that rotates and moves, and the first charging device 51 uniformly charges the surface of the charge receptor 50 while approaching or in contact with the charge receptor 50. The exposure device 52 irradiates the uniformly charged surface of the charge receptor 50 with exposure light to form an electrostatic latent image, and the developing device 53 develops the electrostatic latent image with toner to form a toner image. Let
[0246]
The toner image formed on the surface of the charge receiver 50 is conveyed from the paper feed tray 58 by the conveyance roll 76 by the second charging device 55 located opposite the charge receptor 50 and the paper 54. 54, and is heated by the fixing device 57 to be fixed on the paper 54.
[0247]
The toner remaining on the charge receiver 50 after the toner image is transferred to the paper 54 is cleaned by the cleaner 75, and the charge remaining on the charge receiver 50 is discharged by the third charging device 59. .
[0248]
Here, the third charging device 59 can also be used as the cleaner 75.
[0249]
The charge acceptor 50 is charged again by the first charging device 51 after static elimination, and the same image forming process is repeated thereafter.
[0250]
The first, second, and third charging devices include a conductive rotary roll 70a, a power supply electrode 70b that applies a bias voltage to the rotary roll 70a, and a power source 73 connected to the power supply electrode 70b. It is rotatably supported at a position in contact with the charge receptor 50 that rotates in the direction. Further, a cleaning member 71 is provided on the outer peripheral surface of the rotary roll 70a, and this cleaning member 71 is held by a holding member 72 so as to be in light contact with the outer peripheral surface of the rotary roll 70a.
[0251]
Here, as the first, second and third charging devices, a charging device which is an embodiment of the charging device according to the third invention is used, and the cleaning member 71 has a third charging device according to the third invention. The cylindrical member or flat plate member described in the first embodiment or the second embodiment is used.
[0252]
Therefore, the charging device of this embodiment is suitable as the first and second charging devices because the charge acceptor 50 can be charged without causing abnormal discharge even if the charge acceptor 50 is dirty. Moreover, the charging device which is an embodiment of the charging device of the third invention is suitable as the third charging device because it has a longer lifetime than the charge eliminating lamp.
[0253]
In the present embodiment, the charging device according to the first embodiment is applied to all charging devices. However, the charging device is not necessarily applied to all charging devices.
[0254]
In this embodiment, an example of an image forming apparatus that directly transfers a recording medium has been described. However, for example, an image forming apparatus that uses an intermediate transfer belt described with reference to FIG. 18 or an image forming apparatus that uses an intermediate transfer drum. Can be applied to all charging devices.
[0255]
【The invention's effect】
As described above, the charging devices of the first and second inventions can optimize the cleaning parameters of the charging device independently of the charging parameters, and the charging devices of the third invention. The apparatus can maintain a stable charging performance for a long period of time because it can contact the charging electrode of a wide shape and reliably take in the foreign matter inside the cleaning member to refresh the surface of the charging electrode. Furthermore, since the image forming apparatus according to the first, second and third inventions uses the above-described charging device as a charging device or a transfer device, it is possible to provide a good image with stable charging performance over a long period of time. it can. In particular, this effect does not change even when a cleaner is not provided on the charge receptor, so that the charging performance in an image forming apparatus such as a cleaner-less can be dramatically improved. Further, these charging devices can be suitably used not only as a transfer device or a charging device of an image forming apparatus, but also as a low-cost and long-life static eliminator, or as a cleaner that does not damage a belt or the like. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus using a charging device according to a first embodiment of the first invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a charging device according to a first embodiment of the first invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a test apparatus for testing charging characteristics using the charging apparatus according to the first embodiment of the first invention.
4 is a diagram showing a result of testing charging characteristics with the charging device shown in FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a cleaning performance test result of the charging device according to the first embodiment of the first invention;
FIG. 6 is a diagram illustrating a cleaning performance test result of the charging device according to the first embodiment of the first invention;
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a charging device according to a second embodiment of the first invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating a charging device according to an embodiment of the second invention.
FIG. 9 is a graph showing the results of a cleaning performance test.
FIG. 10 is a graph showing the results of a cleaning performance test.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus using the charging device according to the first embodiment of the third invention.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating a charging device according to a first embodiment of the third invention.
FIG. 13 is a schematic perspective view of a cylindrical cleaning member shown as an example used in the first embodiment.
FIG. 14 is a schematic perspective view of a cylindrical cleaning member shown as another example used in the first embodiment.
FIG. 15 is a diagram illustrating a toner capture rate at which a cleaning member takes in toner.
FIG. 16 is a schematic perspective view of a flat plate-shaped cleaning member shown as an example used in the second embodiment.
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus showing an embodiment of the first invention.
FIG. 18 is a schematic configuration diagram showing an image forming apparatus according to an embodiment of the second invention.
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus showing an embodiment of a third invention.
[Explanation of symbols]
1,30,50 charge acceptor
2,32 Charging device
3,34,52 Exposure equipment
4, 45, 53 Development device
5,39 Recording medium
6,36 Transfer device
7,42 Static elimination lamp
10 cored bar
11, 63 support member
12 Circular cross section
13 Cross section of small radius of curvature
15 Charged film
16 Cleaning brush
17 Seal member
18 Drive source
19 Flats
20 Surface potential sensor
21 Surface potential meter
22 DC power supply
25 Cleaning blade
30a Conductor board
30b Photoconductive layer
30c grounding
32a, 70a Rotating roll
32b, 64, 70b Feed electrode
33,73 power supply
37, 58 Paper tray
38 Transport roll
40, 57 fixing device
41,75 cleaner
43, 73 Holding member
45 Through hole
46 Flat plate member
47 mesh tube
51 First charging device
54 paper
55 Third Charging Device
56 Fourth charging device
59 Second charging device
60 fifth charging device
61 Charged film
62, 71 Cleaning member
65 Intermediate transfer belt

Claims (5)

所定の移動方向に移動する被荷電体に接触もしくは近接して該被荷電体との間で電荷の授受を行う接触荷電部材と、該接触荷電部材をクリーニングするクリーニング部材とを備えた荷電装置において、
前記接触荷電部材が、所定の第1の曲率半径の第1の断面部分と該第1の曲率半径よりも小さい第2の曲率半径の第2の断面部分とを有する断面形状を持ち前記被荷電体の移動方向に交わる幅方向に延びる棒状の支持体と、前記支持体を取り巻き前記被荷電体に接触もしくは近接して該支持体のまわりを循環移動しながら該被荷電体を荷電させるチューブ状の荷電フイルムとを備え、前記第1の断面部分で前記被荷電体と接触もしくは近接して該被荷電体を荷電させるものであり、
前記クリーニング部材が、前記支持体の前記第2の断面部分に対向する位置に配設された、前記荷電フイルム表面を該荷電フイルムが該支持体の前記第2の断面部分を通過する位置でブラッシングするクリーニングブラシであることを特徴とする荷電装置。
In a charging device including a contact charging member that transfers charge to and from a charged body that contacts or approaches the charged body that moves in a predetermined movement direction, and a cleaning member that cleans the contact charging member ,
The contact charging member has a cross-sectional shape having a first cross-sectional portion having a predetermined first radius of curvature and a second cross-sectional portion having a second radius of curvature smaller than the first radius of curvature. A rod-like support extending in the width direction intersecting the moving direction of the body, and a tube shape surrounding the support and charging the charged object while circulating around the support in contact with or in proximity to the charged object And charging the charged object in contact with or in proximity to the charged object at the first cross-sectional portion,
The cleaning member is disposed at a position opposite to the second cross-sectional portion of the support, and the surface of the charged film is brushed at a position where the charged film passes through the second cross-sectional portion of the support. A charging device characterized by being a cleaning brush .
前記荷電フイルムを、前記被荷電体と摺擦するように、該被荷電体とは速度差を持って駆動する駆動手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の荷電装置。2. The charging device according to claim 1, further comprising driving means for driving the charged film with a speed difference from the charged body so that the charged film slides on the charged body. 前記クリーニング部材が導電性を有し、かつ、該クリーニング部材に電気的バイアスを印加することができる電源機構を備え、少なくともクリーニング動作中に、前記導電性を有するクリーニング部材にバイアス電圧を印加することにより前記荷電フイルムをバイアス・クリーニングすることを特徴とする請求項1記載の荷電装置。The cleaning member is conductive and includes a power supply mechanism capable of applying an electrical bias to the cleaning member, and applying a bias voltage to the conductive cleaning member at least during a cleaning operation. 2. The charging device according to claim 1, wherein the charged film is biased and cleaned. 前記支持体の少なくとも表面、または前記荷電フイルムの前記支持体と接する面に電気絶縁層を備え、前記導電性を有するクリーニング部材は、該荷電フイルムをバイアス・クリーニングするとともに該荷電フイルムに所定のバイアス電圧を印加するものであることを特徴とする請求項3記載の荷電装置。An electrically insulating layer is provided on at least the surface of the support or on the surface of the charged film that contacts the support, and the conductive cleaning member biases and cleans the charged film and has a predetermined bias on the charged film. The charging device according to claim 3, wherein a voltage is applied. トナー像を形成し該トナー像を記録媒体に転写および定着することにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、In an image forming apparatus that forms a toner image and forms an image on the recording medium by transferring and fixing the toner image to the recording medium.
所定の移動方向に移動する、画像形成のいずれかの過程に用いられる部材あるいは記録媒体からなる被荷電体に接触もしくは近接して該被荷電体との間で電荷の授受を行う接触荷電部材と、該接触荷電部材をクリーニングするクリーニング部材とを具備する荷電装置を備え、  A contact charging member that moves in a predetermined moving direction and that is in contact with or in proximity to a member to be used in any process of image formation or a charged member made of a recording medium; A charging device comprising a cleaning member for cleaning the contact charging member,
前記接触荷電部材が、所定の第1の曲率半径の第1の断面部分と該第1の曲率半径半径よりも小さい第2の曲率半径の第2の断面部分とを有する断面形状を持ち前記被荷電体の移動方向に交わる幅方向に延びる棒状の支持体と、前記支持体を取り巻き前記被荷電体に接触もしくは近接して該支持体のまわりを循環移動しながら該被荷電体を荷電させるチューブ状の荷電フイルムとを備え、前記第1の断面部分で前記被荷電体と接触もしくは近接して該被荷電体を荷電させるものであり、  The contact charging member has a cross-sectional shape having a first cross-sectional portion having a predetermined first radius of curvature and a second cross-sectional portion having a second radius of curvature smaller than the first radius of curvature. A rod-like support extending in the width direction intersecting the moving direction of the charged body, and a tube surrounding the support and charging the charged body while circulating around the support in contact with or in proximity to the charged body A charged film having a shape, and charging the charged object in contact with or in proximity to the charged object at the first cross-sectional portion,
前記クリーニング部材が、前記支持体の前記第2の断面部分に対向する位置に配設された、前記荷電フイルム表面を該荷電フイルムが該支持体の前記第2の断面部分を通過する位置でブラッシングするクリーニングブラシであることを特徴とする画像形成装置。  The cleaning member is disposed at a position opposite to the second cross-sectional portion of the support, and the surface of the charged film is brushed at a position where the charged film passes through the second cross-sectional portion of the support. An image forming apparatus comprising a cleaning brush.
JP2001062114A 2001-03-06 2001-03-06 Charging apparatus and image forming apparatus Expired - Fee Related JP4314749B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001062114A JP4314749B2 (en) 2001-03-06 2001-03-06 Charging apparatus and image forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001062114A JP4314749B2 (en) 2001-03-06 2001-03-06 Charging apparatus and image forming apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002268337A JP2002268337A (en) 2002-09-18
JP4314749B2 true JP4314749B2 (en) 2009-08-19

Family

ID=18921305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001062114A Expired - Fee Related JP4314749B2 (en) 2001-03-06 2001-03-06 Charging apparatus and image forming apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4314749B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4978064B2 (en) * 2006-06-08 2012-07-18 富士ゼロックス株式会社 Image forming apparatus
JP2010175573A (en) * 2009-01-27 2010-08-12 Konica Minolta Business Technologies Inc Image forming apparatus

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09305007A (en) * 1995-09-28 1997-11-28 Ricoh Co Ltd Discharge electric field forming device, image forming device and wet image forming device provided therewith
JP3013769B2 (en) * 1995-08-14 2000-02-28 富士ゼロックス株式会社 Charging method, charging device, and image forming apparatus using the same
JP3261027B2 (en) * 1995-10-30 2002-02-25 京セラ株式会社 Charging device
JP3495508B2 (en) * 1996-04-26 2004-02-09 日本フイルコン株式会社 Industrial belt cleaning method and industrial belt cleaning belt used therefor
JPH10307451A (en) * 1997-05-07 1998-11-17 Fuji Xerox Co Ltd Electrifier
JPH11352748A (en) * 1998-06-04 1999-12-24 Fuji Xerox Co Ltd Electrification device and image forming device using it
JP2000235294A (en) * 1999-02-15 2000-08-29 Kiitekku:Kk Electrostatic charger

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002268337A (en) 2002-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101032844B1 (en) Image forming apparatus
US20080101834A1 (en) Cleaning device, image carrier unit and image-foaming apparatus
EP0777156A2 (en) Electrophotographic copier and charging means used therefor
JP2008122484A (en) Brush roller and manufacturing method thereof
US20230080995A1 (en) Image forming apparatus
CN114967392A (en) Image forming apparatus with a toner supply device
JP4428131B2 (en) Image forming apparatus and cleaning device used therefor
JPH1073983A (en) Image forming device
JP4314749B2 (en) Charging apparatus and image forming apparatus
JP4981389B2 (en) Image forming apparatus
JP2023102040A (en) Image forming apparatus
JP3962473B2 (en) Charging device
JPH10239946A (en) Electrifying device
JP2017016038A (en) Image forming apparatus
JPH08262841A (en) Contact electrifying device, contact transfer device, contact dveloping device, cleaning device and image forming device
JP2001296721A (en) Image forming device
JP5173390B2 (en) Image forming apparatus
JP5114851B2 (en) Image forming apparatus
JP3874128B2 (en) Proximity charging device
JP2005250380A (en) Image forming apparatus
JPH11160955A (en) Charging device
JPH10307451A (en) Electrifier
JP4522172B2 (en) Corona discharge device and image forming apparatus having the same
JP2008083131A (en) Cleaning device for image forming apparatus
JPH10186805A (en) Electrifying device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040916

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070518

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080325

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080520

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090428

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090511

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120529

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120529

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130529

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140529

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees