JP4598107B2

JP4598107B2 - 帯電装置、現像装置、及び画像形成装置

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Publication number: JP4598107B2
Application number: JP2008170009A
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Inventors: 正博川野; 幸良小田
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2008-06-30
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Publication date: 2010-12-15
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Description

本発明は、複写装置、画像記録装置、プリンタ、ファクシミリ等の潜像担持体に形成された潜像を現像して可視化するのに用いられる帯電装置、現像装置、及び画像形成装置に関する。

従来、感光体を帯電する方法として、フィルム状の帯電フィルム部材を用いて、一方の端部側を支持し、他方の自由端側を、フィルムの曲げモーメントを規定して感光体に接触させ、印加した電圧で感光体表面を帯電させるものがある。
（例えば、特許文献１参照）。

特開平４―２４９２７０号公報（段落００２９、図２）

現在、画像形成装置の高速化により、低融点化されたトナーが使用される。これらの低融点トナーは、低融点で各部材へ付着し易いため、付着防止のために、シリカなどの外添剤と呼ばれる微粒子の添加剤が大量に使用される。この外添剤のなかで、記録媒体へのトナー像の転写時において、記録媒体に転写しなかったものは転写工程の下流側に配置された帯電部材へ移動してくる。このとき、従来の方法で曲げモーメントを規定しても、転写後に感光体上に残留して流れてくる外添剤が、帯電フィルムと感光体の接触部に溜まって、帯電フィルムと感光体の接触部付近の放電がばらついてしまい、帯電不良が発生する。この帯電不良により、印刷画像上にスジが発生してしまい、印刷品位を劣化させてしまうという問題があった。

本発明の目的は、これらの問題点を解消し、外添剤が移動してきても、正常な帯電を実行できる帯電装置、及びこの帯電装置を備えた現像装置及び画像形成装置を提供することである。

本発明による帯電装置は、回転する感光体の周面を帯電する帯電装置において、
前記感光体の周面に対向する対向面と、該対向面に、前記感光体の回転軸方向の画像形成領域全体に対向可能に形成された凸部とを有し、所定の電圧が印加される帯電部材と、
前記凸部が前記画像形成領域に対向して前記感光体の周面に当接するように、前記帯電部材の、前記凸部よりも前記感光体の回転方向の上流側に配置された一端部を支持する支持部材と、前記帯電部材を前記感光体に向けて付勢する弾性部材とを有し、
前記一端部と前記凸部の間、及び前記凸部よりも前記感光体の回転方向の下流側に配置された前記帯電部材の自由端と前記凸部の間において、湾曲した状態の前記対向面がそれぞれ前記感光体の周面に接触し、各接触部の両側に所定の隙間を有するギャップ領域を形成することを特徴とする。

本発明によれば、画像形成領域に亘って、帯電部材と感光体との間に、感光体に付着してトナーの外添剤が搬送されてきた場合にも、安定した放電が可能となるギャップ領域を形成することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明による帯電装置を備えた現像ユニットを着脱自在に装着する実施の形態１の画像形成装置の要部構成を説明するための概略構成図である。

同図中、画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色を印刷可能なカラー用電子写真式プリンタとしての構成を備え、記録媒体としての記録用紙９の搬送経路の上流側に、記録用紙９を積層した状態で収納する用紙カセット４を装着し、その上方には記録用紙９をピックアップするホッピングローラ５が配設されている。更に、記録用紙９の搬送方向におけるホッピングローラ５の下流側には、ピンチローラ７と共に記録用紙９の斜行を修正し、搬送するレジストローラ６を配設している。

転写ベルト１１は、図示しない駆動源からギアなどを介して動力が伝達されるドライブローラ１２と従動するテンションローラ１３とによって張架されて駆動され、矢印Ａ方向に回転移動する。転写ベルト１１の周囲には、その移動方向の上流側からイエローのトナー現像を形成する現像ユニット１５ａ、マゼンタのトナー現像を形成する現像ユニット１５ｂ、シアン現像を形成する現像ユニット１５ｃ、そしてブラックのトナー現像を形成する現像ユニット１５ｄが順に着脱自在に配置されている。

これらの現像装置としての現像ユニット１５ａ〜１５ｄ（区別する必要のないときには現像ユニット１５と称す）の各感光体ドラム２１に対向する位置には、導電性のゴム等によって形成された転写ローラ３ａ〜３ｄ（区別する必要のないときには転写ローラ３と称す）が転写ベルト１１を介して圧接するように配置されている。尚、これらの各駆動部は、後述する印刷制御部５１（図５）によって制御される。

転写ローラ３は、対向する現像ユニット１５との間を転写ベルト１１が通過する際に、その通過部分に現像ユニット１５によって形成されたトナー像を転写する。後述するように、転写ベルト１１が各現像ユニット１５を通過する段階で、転写ベルト１１上には、各色のトナー像が順次重ねて転写され、転写ベルト１１上に転写されたトナー像は、二次転写部８０２において更に記録用紙９に転写される。このようにしてトナー像が転写され、二次転写部８０２を通過した記録用紙９は、次段の定着装置８に搬送される。

定着装置８は、加熱ローラ８ａとバックアップローラ８ｂとを備え、加熱ローラ８ａの熱が記録用紙９上のトナー像を溶融し、更に溶融したトナー像を、加熱ローラ８ａとバックアップローラ８ｂの圧接部で加圧することにより、記録用紙９へ定着する。ここでトナー像が定着された記録用紙９は、排出ローラ８００によってスタッカ部８０１に搬送される。

尚、図１中のＸ、Ｙ、Ｚの各軸は、記録用紙９が画像ユニット１５ａを通過する際の搬送方向にＸ軸をとり、感光体ドラム２１の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸をとっている。また、後述する他の図においてＸ、Ｙ、Ｚの各軸が示される場合、これらの軸方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のＸＹＺ軸は、各図の描写部分が、図１に示す画像形成装置１を構成する際の配置方向を示している。

本実施の形態においては、現像ユニット１５ａ〜１５ｄの構成は同一であり、収容されているトナーの色のみが異なるため、ここではイエロー（Ｙ）の現像ユニット１５ａを例にとり、次にその内部構造を以下に説明する。尚、図１では便宜上、現像ユニット１５ｃ、１５ｄが現像ユニット１５ａ、１５ｂと上下反対に配置されているが、実際には、後述するように、現像ユニット１５ａと同様の重力作用を受けて動作するように配置されているものである。

図２は、現像ユニット１５ａを、露光装置１０、転写ローラ３ａ、及び転写ベルト１１と共に模式的に示した要部概略構成図である。

同図に示すように、現像ユニット１５ａには、感光体ドラム２１が矢印Ｂ方向に回転可能に配置される。その回転動作は、感光体ドラム２１の端部にある図示しないブランジ部に設けられたギアが、画像形成装置１本体側のギアと噛合して駆動力を得ることで行なわれる。尚、画像形成装置１の、各現像ユニット１５のように、着脱可能な或いは可動な構成要素の個々に対して、その構成要素を除いた部分を画像形成装置本体と称す。

感光体ドラム２１の周囲に配置されている部材について、その回転方向上流側から順に説明する。先ず、感光体ドラム２１の表面に電荷を供給して、この表面を一様に帯電させる可撓性の帯電フィルム２２が配置されている。図３は、この帯電フィルム２２の配設位置近傍を拡大した部分拡大図である。同図に示すように、この帯電フィルム２２は、導電性をもつ金属等に曲げ加工を施した支持部材１００１によって現像ユニット１５ａ内部の所定位置に電気的に接続された状態で固定されている。支持部材１００１には、後述する帯電部材用電源５７（図５）から電圧が印加され、それによって帯電フィルム２２と感光体ドラム２１の表面間で放電する。

また帯電フィルム２２は、感光体ドラム２１の反対側からウレタンスポンジ１０００によって感光体ドラム２１側へ押されており、感光体ドラム２１の回転方向（矢印Ｂ方向）に対して順方向、即ちその自由端側が感光体ドラム２１の回転方向の下流側に位置する方向に配置され、感光体ドラム２１の表面に接触するようになっている。このウレタンスポンジ１０００は、所定量、例えば１ｍｍ程度、感光体ドラム２１の表面に向う方向に押し込まれた状態で図示しない保持部材によって保持され、帯電フィルム２２を感光体ドラム２１の表面に押し付けている。

帯電フィルム２２の下流には、一様に帯電された感光体ドラム２１の表面に光源で発光した光を照射して静電潜像を形成する露光装置１０が配設される。尚、この露光装置１０は、画像形成装置１（図１）本体側に配設されており、ここでは光源としてＬＥＤを使用している。

露光装置１０の下流には、静電潜像が形成された感光体ドラム２１の表面に所定色（ここではイエロー）のトナー３３を付着させて現像を発生させる現像部２８に属する現像ローラ２３が配置されている。現像部２８には、この現像ローラ２３の他に、トナー供給ローラ２４、トナー収容容器２５、現像ブレード２６、及びトナー３３を貯蔵するトナー貯蔵部２７が含まれる。ここで使用されるトナー３３には、流動性、帯電特性を調整するための外添剤と呼ばれる数ナノμｍオーダの、シリカや酸化チタンなどからなる微粒子が添加されている。また本実施の形態では、トナー３３が正規帯電した場合、極性がマイナスになるように設定している。

トナー３３を収容するトナー収容容器２５は、現像ユニット１５ａ本体に対して着脱自在であり、装着された状態で、その下部に形成されたトナー供給口２５ａから現像ユニット１５ａ本体のトナー貯蔵部２７にトナー３３を供給する。トナー貯蔵部２７にあるトナー３３は、トナー３３を保持し搬送するために金属製のシャフトの上に成型したシリコーンゴムの発泡体から成り、矢印Ｅ方向に回転するトナー供給ローラ２４によって、矢印Ｄ方向に回転する現像ローラ２３へと供給される。現像ローラ２３は、ここでの現像方法が、感光体ドラム２１と接触しながら現像する方式であるため、金属製のシャフト上にソリッドのウレタンゴムを成型した構成を有する。

現像ブレード２６は、現像ローラ２３上のトナー３３を薄層化するため、その先端の曲げＲ部が所定の線圧で現像ローラ２３の周面を押圧するように配置されている。ここでの現像ブレード２６は、ステンレス板を曲げ加工したもので、その曲げＲ部と現像ローラ２３間の線圧によってトナー３３をグランド電位に対して−５０Ｖから−１００Ｖ程度の電位になるように薄層化する。現像ローラ２３には、感光体ドラム２１との接触部分でトナー３３を静電潜像部分に付着させてトナー像を形成して現像するため、後述する現像ローラ用電源５８（図５）によって−２００Ｖの直流電圧が印加される。

現像ローラ２３の下流には、転写ベルト１１を介して転写ローラ３ａが圧接するように配置されており、感光体ドラム２１に形成されたトナー像は、感光体ドラム２１と転写ベルト１１との接触部で、転写ローラ３ａによって転写ベルト１１上に転写される。転写ローラ２３の下流には、転写後に感光体ドラム２１の表面に残留する転写残トナーを除去するためのクリーニングブレード３２が配置されている。このクリーニングブレード３２によって掻き取られた転写残トナーは、廃トナー収容部３１に落下し、図示しない廃トナー収納容器に回収される。

図４は、帯電フィルム２２の形状を示す図であり、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）はその側面図である。次に、同図を参照しながら帯電フィルム２２について更に説明する。

帯電フィルム２２は、その長手方向が感光体ドラム２１（図３）の軸方向となるように配置され、同図に示すように、外形において、例えばその長手方向の長さが２２４ｍｍ、幅が２０ｍｍ、厚みが約６０μｍのフィルム状部材である。各部の構成は、厚さ５０μｍの可撓性のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム２２３の片側の感光体ドラム２１に対向する面に、電源との導通と感光体ドラム２１の表面への放電を行う面を確保するための導電性を有する塗料を片側全面に厚さ１０μｍ塗布した放電面２２１が形成され、更にその上に、高さ５μｍで、画像形成可能幅全域に対応する、例えば長さ２２０ｍｍにわたってｌｍｍ幅で延在し、感光体ドラム２１の表面と接触する凸部２２２が形成されている。尚、図４において、帯電フィルム２２を実際の寸法に則した形状に描くのは困難であるため、ここに描かれた各部形状の寸法比率は実際の比率と大きく異なっている。

この帯電フィルム２２は、図３に示すように、湾曲した状態で放電面２２１が感光体ドラム２１の周面に対向し、自由端が感光体ドラム２１の回転方向下流側となるように、幅方向の一端側が支持部材１００１に固定されている。その際に、感光体ドラム２１の回転方向において、凸部２２２より上流側の第１接触部２２４、凸部２２２、及び凸部２２２より下流側の第２接触部２２９の互いに離間した３つの箇所において、感光体ドラム２１と接触している。このため、第１接触部２２４の両側、及び第２接触部２２９の両側において、放電面２２１と感光体ドラム２１の表面間の距離が放電可能な所定範囲となる４箇所の微小ギャップ領域２２５〜２２８（斜線部分）が形成される。

感光体ドラム２１の表面の帯電は、この微小ギャップ領域２２５〜２２８（斜線部分）において、帯電フィルム２２の放電面２２１と感光体ドラム２１の表面間で発生する放電により感光体ドラム２１の表面に電荷が蓄積されることで行なわれる。従って、微小ギャップ領域が多く存在するほど、帯電は行なわれ易くなる。

本実施の形態の帯電フィルム２２は、ＰＥＴフィルム２２３上に導電塗料を用いたスクリーン印刷によって放電面２２１と凸部２２２を形成し、硬化処理したものを使用している。このとき使用する導電性を有する塗料としては、ポリエステル、ポリウレタン、塩ビ、フェノール樹脂、アクリル、エポキシなどのバインダーに、銀、銅、ニッケル、カーボンなどを導電剤として添加したものを使用できる。

ここで、付与した導電性によって放電面２２１の抵抗値が低くなりすぎると、感光体ドラム２１の表面の傷などによるピンホールに対して電流が局所的に流れ込んでしまうリークが発生してしまう。また、
Ｉ＝Ｖ／Ｒ
但し、Ｖ：印加電圧、Ｉ：電流量、Ｒ：放電面抵抗値
である。従って、抵抗が高すぎると放電に使われる電流量が滅少し、放電による感光体表面の帯電量が小さくなってしまう。これらの条件を考慮すると、本発明者の経験によれば、塗料の抵抗値を１０^３〜１０^８Ωにすることが好ましい。

尚、本実施の形態では、帯電フィルム２２の基体としてＰＥＴフィルム２２３を採用したが、これに限定されるものではなく、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドなどのフィルムも使用可能である。

また、例えば導電剤としてカーボンを添加したポリカーボネート、ポリイミド、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン共重合体）、ＰＶＤＦ(ポリフッ化ビニリデン)などを基体として用いれば、本実施の形態のように、基体とは別に設けた放電面２２１を特に設ける必要はない。

また、本実施の形態では、凸部２２２を導電塗料で作成しているが、放電を行なうのは凸部２２２以外の放電面２２１の所定の微小ギャップ領域であるため、例えば絶縁性のインクを凸部２２２の素材として使用することも可能である。或いは図７に示す変形例の帯電フィルム２２ｔのように、その表面に凸部２２２ｔを成型しておいたフィルム２２３ｔに、導電塗料を塗布し、放電面２２１とすることも可能である。

更に、本実施の形態では、帯電フィルム２２が、図３に示すように、１ｍｍ程度押し込まれたウレタンスポンジ１０００によって感光体ドラム２１側へ押され、感光体ドラム２１の回転方向（矢印Ｂ方向）に対して順方向に感光体ドラム２１の表面に接触するようになっているが、この構成に限るものではなく、凸部によって放電できるギャップが十分取れるのであれば、帯電フィルムのコシ、即ち帯電フィルム自体の剛性による押し付け力によって感光体２１と接触するように構成してもよい。しかしながら、凸部及び接触部の周囲に確実に微小ギャップを形成させるには、フィルムの背面からフィルムを押圧することによって、フィルムの凸部及びその周辺部を接触させるのが好ましい。

図５は、画像形成装置１の制御系のうち、本発明とかかわる部分の構成を示すブロック図である。

同図中、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、タイマ等によって構成される印刷制御部５１は、図示しない上位装置からインターフェース制御部（以後、Ｉ／Ｆ制御部と称す）５２を介して印刷データ及び制御コマンドを受信し画像形成装置１の全体のシーケンスを制御して印刷動作を行う。受信メモリ５３は、上位装置からＩ／Ｆ印刷部５２を介して入力した印刷データを一時的に記録し、画像データ編集メモリ５４は、受信メモリ５３に記録された印刷データを受け取ると共に、その印刷データを編集処理することによって形成された画像データ、即ちイメージデータを記録する。

操作部５５は、画像形成装置１の状態を表示するためのＬＥＤ及び画像形成装置に操作者からの指示を与えるためのスイッチ等を備える。センサ群５６は、画像形成装置１の動作状態を監視するための各種センサ、例えば用紙位置検出センサ、温湿度センサ、濃度センサ等からなる。各電源５７〜６０及び１１０は、印刷制御部５１の指示によって各部材に電圧を印加する。例えば、帯電部材用電源５７は、感光体ドラム２１の表面を帯電させるための電圧を帯電フィルム２２に印加する。

露光部制御部６１は、画像データ編集メモリ５４に記録されたイメージデータを露光装置１０に送って光源を駆動し、定着制御部６２は、転写されたトナー像を記録用紙９に定着するために、定着装置８に所定の電圧を印加する。この定着装置８は、記録用紙９上のトナー像のトナーを溶融させるための図示しないヒータ、及び温度を検出する図示しない温度センサ等を備え、定着制御部６２はこの温度センサのセンサ出力を読み込み、センサ出力に基づいてヒータを通電させて定着装置８の加熱ローラ８ａ（図１）が一定の温度になるよう制御する。

搬送モータ駆動部６３は、記録用紙９を搬送するための用紙搬送モータ６６を回転駆動し、この搬送モータ駆動部６３は、印刷制御部５１の指示によって所定のタイミングで記録用紙９を搬送したり停止させたりする。そして駆動制御部６４は、感光体ドラム２１を回転させるための駆動モータ６７を駆動する。この駆動制御部６４によって駆動モータ６７が駆動されると、図２に示すように、感光体ドラム２１が矢印Ｂ方向に回転されると共に、帯電ローラ２３、トナー供給ローラ２４、及び転写ローラ３がそれぞれ同期して図示された矢印方向に回転される。

次に、図１、図２を参照しながら画像形成装置１の全体の動作について説明する。

まず、用紙トレイ４に積層した状態で収納されている記録用紙９が、ホッピングローラ５よって、上から１枚ずつ分離されて用紙搬送路に繰出され、レジストローラ６を通過する段階で斜行が矯正され、二次転写部８０２に送られる。その間、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各トナーを持つ現像ユニット１５ａ〜１５ｄは、各々が露光装置１０により感光体ドラム２１上に形成された静電潜像を現像ローラ２３によって現像し、転写ベルト１１上の所定部が、各々の感光体ドラム２１と転写ドラム３の間を通過する際に、各色のトナー像が各感光体ドラム２１から転写ベルト１１の記録面に順次転写され、重ね合わせられる。

重ね合わせられたトナー像は、二次転写部８０２で、２次転写ローラ８０３によって転写ベルト１１から記録用紙９上に転写される。その後、定着装置８によってトナー像が定着された記録用紙９は、画像形成装置１の外部にある記録用紙スタッカ部８０１に排出される。以上の過程によって、カラー画像が記録用紙９上に形成される。

次に上記画像形成時の現像ユニット１５の動作について更に説明する。

先ず図３に示すように、矢印Ｂ方向に回転する感光体ドラム２１の表面を、帯電フィルム２２の放電面２２１との間で起こる放電で帯電させる。この際、帯電フィルム２２には−１０００Ｖを印加し、感光体ドラム２１の表面を一様に−５００Ｖに帯電させる。次に、図２に示す露光装置１０によって、一様に帯電された感光体ドラム２１の表面を画像データに基づいて選択的に露光して静電潜像を形成する。このとき、露光された部分の静電潜像の表面と露光されない他の表面には帯電位に差が発生する。

上記静電潜像部分に対して、−２００Ｖの直流電圧を印加している現像ローラ２３によって、感光体ドラム２１との接触部においてトナー３３を付着させて現像し、感光体ドラム２１の表面にトナー像を形成する。このトナー像は、転写電圧が印加された転写ローラ３によって転写ベルト１１に転写される。転写後、感光体ドラム２１表面に残留したトナーは、クリーニングブレード３２によって掻き取られ、廃トナー収容部３１を経由して回収される。

更に帯電フィルム２２の動作について詳細に説明する。

感光体ドラム２１の帯電は、図３に示す帯電フィルム２２の放電面２２１からの放電によって行なわれるが、その放電は、微小ギャップ領域２２５〜２２８（斜線部分）のように、感光体ドラム２１と放電面２２１のギャップが後述する所定範囲にあるときに起こり、そのギャップが所定範囲外の場合や、凸部２２２、第１接触部２２４、及び第２接触部２２９のように帯電フィルム２２が感光体ドラム２１と接触している部分では起こらない。従って、感光体ドラム２１の帯電は、感光体ドラム２１と放電面２２１のギャップが所定範囲にある上記微小ギャップ領域２２５〜２２８で行なわれる。

放電可能なギャップは、帯電フィルム２２に印加する電圧によって変化するが、本実施の形態のように−１０００Ｖの電圧を印加する場合、本発明者の経験によれば、数μｍ〜２０μｍ程度であり、好ましくは３μｍ〜１０μｍである。従って、凸部２２２の高さは２０μｍ以下、好ましくは３μｍ〜１０μｍがよい。そのため、感光体ドラム２１を帯電させるには、感光体ドラム２１の表面と、帯電フィルム放電面２２１のギャップを放電しやすい範囲に保つことが重要となる。

帯電フィルム２２は、前記したように第１接触部２２４、第２接触部２２９、及び凸部２２２で感光体ドラム２１と接触し、これらの接触部によって、その放電面２２１と感光体ドラム２１の表面と間に、上記の範囲にある４箇所の微小ギャップ領域２２５〜２２８（図３の斜線部分）を形成することができる。

ここで、印刷動作を繰り返すと、転写後に感光体ドラム２１の表面に残留して付着するトナーの外添剤が、感光体ドラム２１と帯電フィルム２２の接触部付近に流れくる。図６は、この外添剤が微小ギャップ領域２２５に堆積した様子を示す状態説明図である。同図に示すように、外添剤３５は、感光体ドラム２１の回転方向（矢印Ｂ方向）の上流側の接触部でせき止められ、微小ギャップ領域２２５に堆積して外添剤堆積部２３０が形成される。

微小ギャップ領域２２５に堆積した外添剤３５は、摩擦帯電によって得た電子が逃げないように高抵抗値に設定されており、それに対して帯電フィルム２２の塗料には、前記したように抵抗値が１０^３〜１０^８Ωの材料を選択している。そのため、感光体ドラム２１と帯電フィルム２２の微小ギャップ領域２２５に外添剤３５が堆積して外添剤堆積部２３０が発生してくると、放電時に感光体ドラム２１と帯電フィルム２２の間で抵抗成分として作用する。同時に、印刷動作によって消費されるトナーは感光体ドラム２１の長手方向であるＹ軸方向に対して均一ではく、そのためにトナー３３の消費量によって感光体２１上に付着する外添剤の量は、Ｙ軸方向で変化する。

つまり微小ギャップ領域２２５では、外添剤３５の堆積量によって、帯電フィルム２２の放電面２２１と感光体ドラム２１間の抵抗値が変化して放電量が変化し、この放電量変化は、感光体ドラム２１の長手方向で発生する。一方、帯電フィルム２２の自由端側に形成される微小ギャップ領域２２８においても、自由端の振動などによりギャップの量が変わりやすく、安定した放電を行うことができない。

ここで、比較例として、図１３に示すように凸部２２２を持たない従来の帯電フィルム４２２を用いた場合の、帯電フィルムと感光体ドラム２１との間の接触部の構成及び作用について説明する。この場合、図１３に示すように、広範囲に連続して生じる接触部２４０のみが感光体ドラム２１の表面と接触するため、所定のギャップ領域は、その両側において微小ギャップ領域２２５、２２８の２箇所だけが形成される。

この場合、図１４に示すように、印刷動作を繰り返すことによって生じる外添剤堆積部２３０は、前記した図６に示す帯電フィルム２２の場合と同様にして微小ギャップ領域２２５に形成される。従って、この微小ギャップ領域２２５での放電量変化は、図６に示す帯電フィルム２２の場合と同様に感光体ドラム２１の長手方向で発生し、一方、帯電フィルム４２２の自由端側に形成される微小ギャップ領域２２８でも、自由端の振動などによりギャップの量が変わりやすく、安定した放電を行うことができない。

このように、凸部２２２を持たない従来の帯電フィルム４２２を用いた場合、特に印刷動作を繰り返して微小ギャップ領域２２５に外添剤堆積部２３０が発生し始めた段階において、２つの微小ギャップ領域２２５，２２８の両方において安定して均一な放電が実施できないため、感光体ドラム２１の表面を、均一に且つ所定の電圧に帯電することができない。

しかしながら本実施の形態の帯電フィルム２２のように凸部２２２が形成されている場合、安定して均一な放電が行えない微小ギャップ領域２２５，２２８の他に、それらの間において更に２つの微小ギャップ領域２２６，２２７が形成される。そしてこれらの微小ギャップ領域２２６，２２７では、上記した外添剤３５の影響及び自由端の振動の影響を受けることがないため、少なくともこの２つの微小ギャップ領域において安定して感光体ドラム２１の帯電を行うことができるようになる。

尚、本実施の形態の帯電フィルム２２では、図４に示すように、その長手方向に延在する凸部２２２を１箇所に形成したが、これに限定されるものではく、例えば図８に示す本実施の形態の別の変形例の帯電フィルム２２ｆのように、所定の間隔で複数の凸部２２２ｆ（ここでは３つ）を互いに平行に形成することにより、感光体ドラム２１と帯電フィルム２２ｆの間に、上記した外添剤３５の影響及び自由端の振動の影響を受けることなく放電を実施できる微小ギャップ領域をより多く形成してもよい。その際の凸部２２２ｆのピッチは、複数の微小ギャップ領域が安定して形成できるように、感光体ドラム２１の曲率と帯電フィルムの固定方法に応じて設定されるが、本発明者の経験によれば、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの間で、特に１ｍｍ〜３ｍｍとするのが好ましい。

また、本実施の形態では、帯電フィルム２２に−１０００Ｖを印加し、そのときの凸部２２２の高さとして、３μｍ〜１０μｍを推奨したが、この推奨値は、印加電圧によって変化するものであり、印加電圧を選択することにより、凸部２２２の高を任意に設定することができる。

また、本実施の形態では、現像ユニット１５は、トナー収納容器２５を、現像ローラ２３の上方において、着脱自在に配置するように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、トナー収容部を現像ユニット内持ち、即ち着脱できないようにした現像ユニットにも適用可能である。

更に、本実施の形態では、凸部２２２の形状を直方体状としたが、これに限定されるものではなく、放電できるギャップが形成できるのであれば、例えば三角柱や円柱などの形状としてもよいなど、種々の態様を取り得るものである。

以上のように、本実施の形態の現像ユニットによれば、感光体ドラムの近傍に固定されて感光体ドラムに接触し、放電により感光体ドラムを帯電させる帯電フィルムにおいて、感光体ドラムと接触する凸部分を設けることにより、外添剤の堆積や端部振動に影響されることなく、安定して感光体ドラム２１の帯電を行うことができるため、感光体ドラム２１の表面を所望の電圧で均一に帯電することが可能となる。

実施の形態２．
図９は、本発明に基づく実施の形態２の画像形成装置の現像ユニットに採用される帯電フィルム３２０の形状を示す図である。

この帯電フィルム３２０を採用する画像形成装置及び現像ユニットが、前記した図１、図２に示す実施の形態１の画像形成装置１及び現像ユニット１５と主に異なる点は、帯電フィルム３２０の形状である。従って、この帯電フィルム３２０を採用する画像形成装置及び現像ユニットが前記した図１、図２に示す実施の形態１の画像形成装置１及び現像ユニット１５と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の画像形成装置及び現像ユニットの要部構成は、帯電フィルム３２０以外において図１、図２に示す実施の形態１の画像形成装置１及び現像ユニット１５と共通するため、必要に応じて図１、図２を参照する。

図９に示す本実施の形態の帯電フィルム３２０は、図４に示す前記した実施の形態１で採用される帯電フィルム２２に対して、形成される凸部３２２の配列が異なるものである。即ち、ここでの各凸部３２２は、帯電フィルム３２０の長手方向の長さが５ｍｍ、幅が１ｍｍ、高さが５μｍであり、帯電フィルム３２０の長手方向に、長さ（５ｍｍ）の倍以下の所定の長手方向ピッチ（ここでは８ｍｍ）で直線状に３列、画像形成可能幅全域に対応する、例えば長さ２２０ｍｍにわたって配列されている。更に各列間のピッチは３ｍｍであり、各列の凸部３２２は、互いに長手方向ピッチの半分だけずれて形成されている。尚、図９において、帯電フィルム３２０を実際の寸法に則した形状に描くのは困難であるため、ここに描かれた各部形状の寸法比率は実際の比率と大きく異なっている。

以上のように形成された帯電フィルム３２０を採用した現像ユニット、即ち前記した図２の現像ユニットにおいて、帯電フィルム２２に代えて帯電フィルム３２０を備えた現像ユニットを用いた画像形成装置について説明する。

図１０は、現像ユニットの帯電フィルム３２０の配設位置近傍を拡大した部分拡大図であり、同図（ａ）は、実動状態にある帯電フィルム３２０を、図９に示すＡ−Ａ断面に相当する箇所、即ち凸部３２２が３つ存在する位置での断面図であり、同図（ｂ）は、実動状態にある帯電フィルム３２０を、図９に示すＢ−Ｂ断面に相当する箇所、即ち凸部３２２が１つ存在する位置での断面図である。

図１０（ａ）に示すように、帯電フィルム３２０は、凸部３２２が３つ存在するＡ−Ａ断面部では、第１接触部３４１、３つの凸部３２２、及び第２接触部３４８において感光体ドラム２１と接触している。このため、この部分では、放電面３２１と感光体ドラム２１の表面間の距離が放電可能な所定範囲となる６箇所の微小ギャップ領域３４２〜３４７（斜線部分）が形成される。但し、微小ギャップ領域３４４，３４５では、放電面３２１の反り具合によって、放電領域が各々２箇所に分割される場合がある。

また、図１０（ｂ）に示すように、帯電フィルム３２０は、凸部３２２が１つ存在するＢ−Ｂ断面部では、第１接触部３２４、１つの凸部３２２、及び第２接触部３２９において感光体ドラム２１と接触している。このため、この断面部分では、前記した実施の形態１の場合と同様に、放電面３２１と感光体ドラム２１の表面間の距離が、放電可能な所定範囲となる４箇所の微小ギャップ領域３２５〜３２８（斜線部分）が形成される。

本実施の形態の画像形成装置においても、印刷を繰り返すことにより、前記した実施の形態１の画像形成装置の場合と同様に、帯電フィルム３２０の、感光体ドラム２１の回転方向（矢印Ｂ方向）の上流側の接触部、即ち第１接触部３２４，３４１において、感光体ドラム２１の表面に付着した外添剤がせき止められて微小ギャップ領域３２５，３４２に堆積するため、帯電フィルム３２２の放電面３２１と感光体ドラム２１間の抵抗値が変化して放電量が変化し、この放電量変化は、感光体ドラム２１の長手方向で発生する。そして、帯電フィルム３２２の自由端側に形成される微小ギャップ領域３２８，３４７においても、自由端の振動などによりギャップの量が変わりやすく、安定した放電を行うことができない。しかしながらそれ以外の微小ギャップ領域では安定した放電を行なうことができる。

つまり、図１０（ａ）に示す凸部３２２が３つ存在するＡ−Ａ断面部では、安定して放電できる４箇所の微小ギャップ領域３４３〜３４６が存在し、図１０（ｂ）に示す凸部３２２が１つ存在するＢ−Ｂ断面部では、安定して放電できる２箇所の微小ギャップ領域３２６，３２７が存在する。

従って、帯電フィルム３２０を採用する画像形成装置では、帯電フィルム３２０の長手方向の凸部３２２が存在する領域では、感光体ドラム２１の回転方向において、前記した実施の形態１の画像形成装置と同様に、図１０に示すように、１つ以上の凸部３２２で感光体ドラム２１と接触するため、放電可能なギャップを有することができる。

しかしながら、第１接触部３２４，３４１においてせき止められ、微小ギャップ領域３２５，３４２に堆積する外添剤は、種々の要因、例えば駆動部に起因する振動などによってその一部が第１接触部３２４，３４１を潜り抜けて、更に下流側に搬送され、帯電フィルム３２０に形成された各凸部３２２に至る。

次に、画像形成装置の動作中に、第１接触部３２４，３４１を潜り抜けて、感光体ドラム２１に付着しながら帯電フィルム３２０の凸部３２２まで搬送される外添剤３５の挙動について説明する。図１１は、図中のＸ、Ｙ、Ｚ軸の方向で理解されるように、例えば図１０に示す帯電フィルム３２１及び感光体ドラム２１を上方から見た部分的な模式図である。

図１１において、凸部３２２−１〜３２２−４は、図９に示すように３列に平行して形成された凸部３２２のうち、矢印Ｂで示す感光体ドラム２１の回転方向の上流側に位置する２つの列において、隣接して配置されている４つの凸部３２２を区別して示し、外添剤堆積部２３０−１〜２３０−４は、外添剤３５が各凸部３２２−１〜３２２−４にせき止められて堆積した外添剤堆積部２３０を区別して示している。従って、感光体ドラム２１に付着する外添剤３５は、同図において、感光体ドラム２１の回転方向、即ち矢印Ｂ方向に移動する。

印刷が繰り返されると、同図に示すように、帯電フィルム３２０（図９参照）に３列に平行して形成された凸部３２２のうち、上流側に位置する２列の凸部３２２−１〜３２２−４には、感光体ドラム２１（図１０）の回転によって搬送されてくる外添剤３５が直接当接し、せき止められて外添剤堆積部２３０−１〜２３０−４が形成される。

図１２（ａ）、（ｂ）は、共に順次搬送されてくる外添剤３５によってこれら外添剤堆積部２３０−１〜２３０−４が形成される過程を説明するための説明図である。この図１２を参照しながら更に説明する。

同図（ａ）において凸部３２２−１に着目すると、この凸部３２２−１は、帯電フィルム３２０の長手方向（Ｙ軸方向）において、その形成部分に対応する搬送領域Ｐ内に付着して搬送される外添剤、例えば外添剤３５−２をせき止め、外添剤堆積部２３０−１に堆積させる。一方、凸部３２２−１と凸部３２２−３との間に対応する搬送領域に付着する外添剤３５−３は、これらの凸部間を通過し、より下流側でこれらの凸部間をカバーするように形成された凸部３２２−４でせき止められ、その外添剤堆積部２３０−４に堆積する。外添剤３５−１は、以上のようにして凸部３２２−１の外添剤堆積部２３０−１に堆積し、その端部に存在する外添剤である。

このような状態で、同図（ｂ）に示すように、例えば外添剤堆積部２３０−１に、更に次々と外添剤が堆積すると、凸部３２２−１の長さが限られているため、外添剤堆積部２３０−１の端部にあった外添剤３５−１はやがて押し出され、感光体ドラム２１に付着して下流側に搬送され、下流側の凸部３２２−４の外添剤堆積部２３０−４に堆積する。

以上のように、ある外添剤堆積部に堆積する外添剤が一定量になると、それ以上増えないよう、更に搬送されて堆積する外添剤に相当する量の外添剤が順次押し出されて下流側に搬送される。同様の動作が、帯電フィルム３２０の各凸部で連続的に発生するため、各々の外添剤堆積部には、一定量以上の外添剤は堆積しない。即ち、図９に示すように、各凸部３２２が、帯電フィルム３２０の長手方向に、所定の長手方向ピッチで直線状に３列、各列の凸部３２２が互いに所定量ずれて形成された帯電フィルム３２０を採用することによって、一定量以上の外添剤を堆積させない構造が得られる。

以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、放電可能なギャップを確保しつつ、更に外添剤が最上流の接触部を潜り抜けた場合にも、各凸部によって形成される微小ギャップ領域に堆積する外添剤の堆積量が制限されて各微小ギャップ領域での放電量が均一化されるため、帯電フィルムによる感光体ドラムへの帯電を均一に安定して行うことができる。

各実施の形態では、プリンタとしての機能を備えた画像形成装置を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ファクシミリ装置、複写機、ＭＦＰ（ＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎＰｅｒｉｐｈｅｒａｌｓ）等にも適用可能である。

本発明による帯電装置を備えた現像ユニットを着脱自在に装着する実施の形態１の画像形成装置の要部構成を説明するための概略構成図である。現像ユニットを、露光装置、転写ローラ、及び転写ベルトと共に模式的に示した要部概略構成図である。図２に示す帯電フィルムの配設位置近傍を拡大した部分拡大図である。実施の形態１の帯電フィルムの形状を示す図であり、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）はその側面図である。画像形成装置の制御系のうち、本発明とかかわる部分の構成を示すブロック図である。実施の形態１において、外添剤が帯電フィルムの微小ギャップ領域に堆積した様子を示す状態説明図である。実施の形態１における帯電フィルムの変形例を示す図である。実施の形態１における帯電フィルムの別の変形例を示す図である。本発明に基づく実施の形態２の画像形成装置の現像ユニットに採用される帯電フィルムの形状を示す図である。実施の形態２の帯電フィルムの配設位置近傍を拡大した部分拡大図であり、同図（ａ）は実動状態にある帯電フィルムを、図９に示すＡ−Ａ断面に相当する箇所での断面図であり、同図（ｂ）は実動状態にある帯電フィルムを、図９に示すＢ−Ｂ断面に相当する箇所での断面図である。例えば図１０に示す帯電フィルム及び感光体ドラムを上方から見た模式図である。（ａ），（ｂ）は共に、実施の形態２において、順次搬送されてくる外添剤によって各外添剤堆積部が形成される過程の説明に供する説明図である。比較例として凸部を持たない従来の帯電フィルムを用いた場合の構成の説明に供する図である。比較例として凸部を持たない従来の帯電フィルムを用いた場合の動作の説明に供する図である。

符号の説明

１画像形成装置、３ａ〜３ｄ転写ローラ、４用紙カセット、５ホッピングローラ、６レジストローラ、８定着装置、８ａ加熱ローラ、８ｂバックアップローラ、９記録用紙、１０露光装置、１１転写ベルト、１２ドライブローラ、１３テンションローラ、１５ａ〜１５ｄ現像ユニット、２１感光体ドラム、２２帯電フィルム、２３現像ローラ、２４トナー供給ローラ、２５トナー収容容器、２５ａトナー供給口、２６現像ブレード、２７トナー貯蔵部、２８現像部、３１廃トナー収容部、３２クリーニングブレード、３３トナー、３５外添剤、５１印刷制御部、５２Ｉ／Ｆ制御部、５３受信メモリ、５４画像データ編集メモリ、５５操作部、５６センサ群、５７帯電部材用電源、５８現像ローラ用電源、５９供給ローラ用電源、６０転写ローラ用電源、６１露光部制御部、６２定着制御部、６３搬送モータ駆動部、６４駆動制御部、６６用紙搬送モータ、６７駆動モータ、２２１放電面、２２２凸部、２２３ＰＥＴフィルム、２２４第１接触部、２２５〜２２８微小ギャップ領域、２２９第２接触部、２３０外添剤堆積部、３２０帯電フィルム、３２１放電面、３２２凸部、３２４第１接触部、３２５〜３２８微小ギャップ領域、３２９第２接触部、３４１第１接触部、３４２〜３４７微小ギャップ領域、３４８第２接触部、８００排出ローラ、８０１記録媒体スタッカ部、８０２二次転写部、８０３２次転写ローラ、１０００ウレタンスポンジ、１００１支持部材。

Claims

回転する感光体の周面を帯電する帯電装置において、
前記感光体の周面に対向する対向面と、該対向面に、前記感光体の回転軸方向の画像形成領域全体に対向可能に形成された凸部とを有し、所定の電圧が印加される帯電部材と、
前記凸部が前記画像形成領域に対向して前記感光体の周面に当接するように、前記帯電部材の、前記凸部よりも前記感光体の回転方向の上流側に配置された一端部を支持する支持部材と、
前記帯電部材を前記感光体に向けて付勢する弾性部材と
を有し、
前記一端部と前記凸部の間、及び前記凸部よりも前記感光体の回転方向の下流側に配置された前記帯電部材の自由端と前記凸部の間において、湾曲した状態の前記対向面がそれぞれ前記感光体の周面に接触し、各接触部の両側に所定の隙間を有するギャップ領域を形成する
ことを特徴とする帯電装置。
前記凸部が前記感光体の回転軸方向に連続的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
前記凸部が前記感光体の周方向に複数列形成されていることを特徴とする請求項２記載の帯電装置。
前記凸部が前記感光体の周方向に複数列形成され、前記回転軸方向において、各列の凸部が所定の間隔をあけて断続的に形成され且つ列毎に互いにずれて形成されていることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
請求項１乃至４の何れかの帯電装置と、
前記感光体とを有することを特徴とする現像装置。
請求項５の現像装置と、
前記帯電部材に印加する電圧発生手段とを有することを特徴とする画像形成装置。