JP5854311B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
0.6mm≦L≦1.45mm、
0.4mm<G
とし、前記像担持体と前記帯電ローラブラシとの接触領域において、前記像担持体表面移動方向に対して前記帯電ブラシローラの表面移動方向が逆方向となるよう前記帯電ブラシローラを回転させ、前記像担持体の表面移動速度をa、前記帯電ブラシローラの表面移動速度をbしたとき、(b/a)≦2とし、前記帯電ブラシローラとして、静電植毛によりブラシ繊維が植毛されたものを用いたことを特徴とするものである。
また、後述する実験結果が示すように、ブラシの長さが上記0.6mm〜1.45mmのとき、帯電ブラシローラのブラシが植毛された面と像担持体表面のギャップが、0.4mmを超えると、像担持体や帯電ブラシローラを駆動する駆動装置のギヤに破損が見られなかった。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図1は、プリンタ100を示す概略構成図である。同図において、プリンタ100は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン(以下、K、Y、M、Cと記す)のトナー像を形成するための4つのプロセスユニット1K,Y,M,Cを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のK,Y,M,Cトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Kトナー像を形成するためのプロセスユニット1Kを例にすると、図2に示すように、潜像担持体たるドラム状の感光体2K、帯電ブラシローラ4K、現像手段たる現像装置5K等を備えている。画像形成ユニットたるプロセスユニット1Kは、プリンタ100本体に対して脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
図に示すように、帯電ブラシローラ4は、ブラシが感光体2に対して所定量食い込むように装置奥側に設けられた帯電用支持フレーム101cと手前側フレーム101bに回転自在に支持されている。駆動装置110は、駆動モータ111を備えており、駆動モータ111は、装置奥側のフレーム101aに取り付けられている。駆動モータ111のモータ軸111aには、駆動ギヤ112が固定されており、駆動ギヤ112には、感光体2のフランジの外周面に設けられた感光体ギヤ2aが噛み合っている。感光体ギヤ2aには、第1アイドラギヤ113が噛み合っており、第1アイドラギヤ113には、第2アイドラギヤ114が噛み合っている。第2アイドラギヤ114には、帯電ブラシローラ4の軸端部に設けられた帯電ブラシギヤ115と噛み合っている。
図5は、静電植毛装置200を示す図であり、図6は、静電植毛の工程を示す図であり、図7は、帯電ブラシローラ4の部分拡大断面図である。
図5に示すように、装置200には、電極板201と電極板201に対向して設けられた取り付け治具202とが設けられている。電極板201と取り付け治具202とには、高電圧電源が接続されている。
まず、図6に示すように、取り付け治具202に帯電ブラシローラの軸4aを取り付け、電極板201と対向させる。次に、軸4aの表面に接着剤を所定の膜厚となるように均一に塗布し、接着層4bを形成する。次に、電極板201と取り付け治具202とに高電圧を印加する。すると、取り付け治具202と電極板201、軸4aと電極板201との間に図5に示すよう電気力線が生じる。次に、導電性のブラシ繊維4cを、静電気力により軸4aの接着剤層4bに向けて飛翔させて、軸4aの接着剤層4bに導電性のブラシ繊維4cが植毛される(図6(c))。このとき、ブラシ繊維4cは、図5に示すように、電気力線に沿って飛翔する。帯電ブラシローラの軸4aからは、表面から放射状の電気力線が出ているので、ブラシ繊維4cは、帯電ブラシローラの軸4aに対して法線方向に植毛される。このように、帯電ブラシローラの軸4aにブラシ繊維4cが静電植毛されたら、加熱して接着剤層4bを乾燥させる(図6(d)参照)。そして、余計なブラシ繊維を除去した後(図6(e))、帯電ブラシローラの軸4aを取り付け治具202から取り外す。これにより、軸4aに導電性のブラシ繊維4cが植毛された帯電ブラシローラ4が得られる(図6(f)参照)。
図8は、ブラシ長さとブラシ密度との関係を示す図である。ブラシ密度は、図19に示すように、帯電ブラシローラ4の表面を、CCDカメラで拡大撮像し、所定エリア(1mm×1mm)内のブラシの本数をカウントすることで求めた。
図に示すように、感光体表面を均一に帯電するには、ブラシ密度を50本/mm2以上にする必要がある。ブラシ繊維4cの長さLが、1.45mmよりも長いと、静電植毛により植毛したとき、ブラシ密度が、50本/mm2未満となる。これは、ブラシ繊維4cが長いと、軸4aに植毛されたブラシ繊維4cが、他のブラシ繊維が軸表面に静電的に付着するのを阻害してしまい、ブラシ密度を十分に向上させることができない。静電植毛以外の方法で植毛することも考えられるが、帯電ブラシローラ4のコストが高くなってしまい、好ましくない。また、帯電ブラシローラ4の回転方向におけるブラシ先端間の隙間が大きくなり、感光体表面の当接する単位面積当りのブラシ本数が減少する。このように、ブラシ繊維4cの長さLが、1.45mmよりも長いと、静電植毛により植毛したとき、ブラシ密度が50本/mm2未満となるため、感光体表面にブラシ繊維4cが接触していない領域が生じる。この接触していない領域には、帯電ブラシローラのブラシ繊維4cから電荷付与されないため、その領域の帯電量が他の領域の帯電量よりも少なくなる。その結果、感光体表面が均一に帯電できず、この帯電量の低い部分に現像工程でトナーが付着し、画像に微小な黒ポチが生じてしまう。また、感光体表面を均一に帯電できないため、ハーフトーン画像を形成する際にベタ画像を形成する場合の半分の露光量で露光した際の静電潜像の電位が均一でなくなってしまう。その結果、ハーフトーン画像の画像濃度が一定とならず、きめの粗いハーフトーン画像となってしまう。
図に示すように、ギャップ調整機構400は、軸を受ける穴が、中心からずれた位置にある偏心軸受401を備えている。帯電ブラシローラ4の軸4aは、この偏心軸受401に軸受けされている。偏心軸受401は、フレーム101の嵌合穴に嵌合されており、嵌合穴の縁には、目盛りが施されている。また、偏心軸受401には、マークMが設けられており、このマークMが、目盛りの中央にくるように偏心軸受401がフレーム101の嵌合穴に嵌合している。偏心軸受401を回転させることにより、帯電ブラシローラ4が、感光体表面に対して接離する方向へ移動して、感光体表面と帯電ブラシローラ4の軸表面との軸間距離が調整される。
この実施例は、図13とは、逆に、感光体の軸2bをギャップ調整機構の偏心軸受402に軸受けし、偏心軸受402を回転させることにより、感光体2を、帯電ブラシローラ4に対して接離する方向へ移動させて、感光体表面と帯電ブラシローラ4の軸表面との軸間距離を調整するようにしたものである。
検証実験は、帯電ブラシローラ4のブラシ長さL、帯電ブラシローラ4の軸表面と感光体表面とのギャップGをそれぞれ異ならせて、帯電の均一性、安定性および駆動装置のトルクについて調べた。その他の条件は、一般的な画像形成装置の条件で実験を行った。
図17に示すように、ギャップGが0.4mm以下(食い込み量0.4mm以下)となると、モータトルクが許容範囲を越えた。このモータトルクの許容範囲は、ギヤが破損するモータのトルク下限値であり、先の実験でギヤの破損が生じた条件のときにトルクゲージでモータトルクを測定したときの値である。このことから、帯電ブラシローラ4の軸表面と感光体表面とのギャップGを、0.4mmを超えるように設定することで、駆動装置にかかるトルクが、ギヤを破損するトルク以下に抑えることができることがわかる。
図に示すように、帯電ブラシローラ4を連れ回りさせることで、若干ギャップの下限値に余裕度を持たせることができる。しかし、帯電ブラシローラ4を連れ回りさせる構成では、ある程度、帯電ブラシローラ4を感光体2に食い込ませないと、帯電ブラシローラ4がスリップしてしまい、食い込み量Wに余裕度が低下することがわかる。このことから、ブラシの毛が短く、食い込み量Wが十分にとれない場合は、帯電ブラシローラ4を強制駆動する必要があることがわかる。
(1)
感光体などの像担持体と、像担持体の表面に接触して、ブラシから電荷を付与させることにより、像担持体表面を一様帯電させる帯電ブラシローラとを備えたプリンタなどの画像形成装置において、帯電ブラシローラのブラシ長さをLとし、帯電ブラシローラのブラシが植毛された面から像担持体表面までのギャップをGとしたとき
0.6mm≦L≦1.45mm、
0.4mm<G
とした。
これにより、上述したように、像担持体表面を均一に帯電することができ、黒ポチのない高画質な画像を得ることができ、かつ、ハーフトーン画像のキメを細かくすることができる。また、像担持体や帯電ブラシローラを駆動する駆動装置のギヤの破損を抑制することができる。
また、上記(1)に記載の態様の画像形成装置において、前記像担持体と前記帯電ブラシローラとの接触領域において、前記像担持体表面移動方向と前記帯電ブラシローラの表面移動方向が同方向となるよう前記帯電ブラシローラが回転するよう構成した。
かかる構成を備えることにより、像担持体と帯電ブラシローラとの接触領域において、帯電ブラシローラの表面移動方向を、像担持体表面移動方向と逆方向にする場合に比べて、ブラシのストレスを低減することができる。
上記(2)に記載の態様の画像形成装置において、
前記像担持体の表面移動速度をa、前記帯電ブラシローラの表面移動速度をbしたとき、
(b/a)≦3
とした。
かかる構成にすることにより、ブラシのストレスを低減することができる。
上記(1)に記載の態様の画像形成装置において、前記像担持体と前記帯電ローラブラシとの接触領域において、前記像担持体表面移動方向に対して前記帯電ブラシローラの表面移動方向が逆方向となるよう前記帯電ブラシローラを回転させた。
かかる構成を有することで、感光体表面が、帯電ブラシローラとの接触領域を抜けるまでの間にブラシ繊維と接触する機会が増加する。その結果、見かけ上のブラシ密度が増加し、像担持体表面を均一に帯電することができる。これにより、黒ポチが抑えられた良好な画像が得られるとともに、ハーフトーン画像のキメを細かくすることができる。
上記(4)に記載の態様の画像形成装置において、前記像担持体の表面移動速度をa、前記帯電ブラシローラの表面移動速度をbしたとき、
(b/a)≦2
とした。
これにより、(b/a)が2を超える場合に比べて、ブラシのストレスを低減することができる。
上記(2)に記載の態様の画像形成装置において、前記帯電ブラシローラを前記像担持体に連れ回るよう構成した。
かかる構成を備えることにより、先の図18に示すように、帯電ブラシローラを回転駆動させる場合に比べて、駆動装置に加わるトルクを低減することができる。
上記(1)乃至(6)に記載のいずれかの態様の画像形成装置において、前記帯電ブラシローラのブラシ繊維の太さを6d(デニール)以下にした。
かかる構成を備えることで、ブラシ密度を上げることができ、より一層、像担持体表面を均一に帯電させることができる。これにより、画像に黒ポチが生じるのを抑制することができ、かつ、ハーフトーン画像のキメをより細かくすることができる。
上記(1)乃至(7)に記載のいずれかの態様の画像形成装置において、前記帯電ブラシローラとして、静電植毛によりブラシ繊維が植毛されたものを用いた。
静電植毛により、ブラシ繊維を植毛することにより、容易にブラシ密度の高い帯電ブラシローラを得ることができる。これにより、安価で、ブラシ密度の高い帯電ブラシローラを用いることになり、装置のコスト高を抑えて、感光体表面を均一に帯電することができる。
上記(1)乃至(8)に記載のいずれかの態様の画像形成装置において、前記帯電ブラシローラを前記像担持体に対して接離させることで帯電ブラシローラのブラシが植毛された面から像担持体表面までのギャップを調整するギャップ調整機構を備えた。これにより、感光体と帯電ブラシローラとの軸表面とのギャップを測定して、最適なギャップとなるように調整することができる。その結果、帯電ブラシローラのブラシが植毛された面と感光体表面とのギャップを精度よく設定することができる。これにより、ギャップが、適正値よりも狭くなって、駆動装置にかかるトルクが高まったり、適正値よりも広がって、帯電ブラシローラのブラシ繊維が、像担持体表面と接触しなくなったりするのを抑制することができる。
上記(1)乃至(8)に記載のいずれかの態様の画像形成装置において、前記像担持体を前記帯電ブラシローラに対して接離させることで帯電ブラシローラのブラシが植毛された面から像担持体表面までのギャップを調整するギャップ調整機構を備えた。
かかる構成にしても、上記(9)に記載の態様と同様、帯電ブラシローラのブラシが植毛された面と感光体表面とのギャップを精度よく設定することができる。
上記(1)乃至(10)に記載のいずれかの態様の画像形成装置において、前記帯電ブラシローラに交流電圧を印加した。
かかる構成にすることにより、像担持体表面を均一に帯電することができる。
上記(1)乃至(11)に記載のいずれかの態様の画像形成装置において、前記帯電ブラシローラに直流電圧を印加した。
かかる構成とすることで、異常放電の発生を抑制することができ。感光体や帯電ブラシローラの電気的な劣化を抑制することができる。
上記(1)乃至(12)に記載のいずれかの態様の画像形成装置において、前記像担持体にトナーを付着させて、前記像担持体上の潜像を現像する現像手段を備え、前記トナーとして、オイル含有トナーを用いた。かかる構成により、現像手段と像担持体との摩擦抵抗を低減することができ、現像工程において、像担持体表面に均一にトナーを付着させることができる。これにより、ハーフトーン画像のキメをより細かくすることができる。また、トナーを帯電ブラシローラに供給する構成にした場合、このオイル含有トナーが潤滑機能を果たし、像担持体と帯電ブラシローラとの間の摩擦抵抗を低減することができ、駆動トルクの増加を抑制することができる。
上記(1)乃至(13)に記載のいずれかの態様の画像形成装置において、前記像担持体と、前記帯電ブラシローラ、および、前記像担持体にトナーを付着させて、前記像担持体上の潜像を現像する現像手段の少なくとも一つとを一体に支持し、装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジを備えた。
かかる構成を備えることにより、一度に消耗部品を交換できる。
2:感光体
4:帯電ブラシローラ
4a:軸
4b:接着剤層
4c:ブラシ繊維
5:現像装置
101a:奥側フレーム
101b:手前側フレーム
101c:帯電用支持フレーム
110:駆動装置
111:駆動モータ
111a:モータ軸
112:駆動ギヤ
113:第1アイドラギヤ
114:第2アイドラギヤ
115:帯電ブラシギヤ
200:静電植毛装置
201:電極板
202:治具
301:レーザ発信器
302:レーザ受信器
303:すきまゲージ
400:ギャップ調整機構
401,402:偏心軸受
Claims (8)
- 像担持体と、
像担持体の表面に接触して、ブラシから電荷を付与させることにより、像担持体表面を一様帯電させる帯電ブラシローラとを備えた画像形成装置において、
前記帯電ブラシローラのブラシ長さをLとし、帯電ブラシローラのブラシが植毛された面から像担持体表面までのギャップをGとしたとき
0.6mm≦L≦1.45mm、
0.4mm<G
とし、
前記像担持体と前記帯電ローラブラシとの接触領域において、前記像担持体表面移動方向に対して前記帯電ブラシローラの表面移動方向が逆方向となるよう前記帯電ブラシローラを回転させ、
前記像担持体の表面移動速度をa、前記帯電ブラシローラの表面移動速度をbしたとき、
(b/a)≦2
とし、
前記帯電ブラシローラとして、静電植毛によりブラシ繊維が植毛されたものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
前記帯電ブラシローラのブラシ繊維の太さを6d(デニール)以下にしたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1または2の画像形成装置において、
前記帯電ブラシローラとして、静電植毛によりブラシ繊維が植毛されたものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3いずれかの画像形成装置において、
前記帯電ブラシローラを前記像担持体に対して接離させることで帯電ブラシローラのブラシが植毛された面から像担持体表面までのギャップを調整するギャップ調整機構を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4いずれかの画像形成装置において、
前記帯電ブラシローラに交流電圧を印加したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4いずれかの画像形成装置において、
前記帯電ブラシローラに直流電圧を印加したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至6いずれかの画像形成装置において、
前記像担持体にトナーを付着させて、前記像担持体上の潜像を現像する現像手段を備え、
前記トナーとして、オイル含有トナーを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至7いずれかの画像形成装置において、
前記像担持体と、前記帯電ブラシローラ、および、前記像担持体にトナーを付着させて、前記像担持体上の潜像を現像する現像手段の少なくとも一つとを一体に支持し、装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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JP2011150382A Active JP5854311B2 (ja) | 2011-07-06 | 2011-07-06 | 画像形成装置 |
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