JP5901227B2 - 帯電部材および画像形成装置 - Google Patents
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Description
(1)画像形成装置例の全体的な概略構成及び作像動作
図2は本発明に従うブレード状の帯電部材4を用いた画像形成装置1の一例の概略構成図である。装置1は、電子写真プロセス利用のプロセスカートリッジ着脱式の電子写真画像形成装置(プリンタ)である。装置1はパソコン・イメージリーダ・ファクシミリ装置等のホスト装置300から制御回路部(制御手段:CPU)100に入力する電気的な画像信号に基づいて記録材(記録メディア、記録媒体)Pに対する画像形成を実行する。
図3は本実施例で用いる帯電ブレード4の構成説明図である。この帯電ブレード4は、静電潜像が形成される像担持体であるドラム3に当接して相対的に移動し電圧が印加されることによりドラム3の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材である。そして、ドラム3の表面に対して放電を行うための帯電部51と、ドラム3の表面に対して放電を行わないための非帯電部64とを有する。非帯電部64はドラム3と接触して、帯電部51とドラム3との間に放電可能な間隙α(ギャップ:図1の(b))を設けることが可能である。
突き当て部材としての非帯電部64は、ドラム3に接して帯電部51が放電可能なギャップα(図1の(b))をもてるように位置決めをおこなうことを目的としている。そのため、非帯電部64は支持部63の長手全域にある必要はなく、図3の(b)にあるように端部(画像領域外)において、帯電部51における放電距離を十分に確保できれば良い。
支持部63のドラム3と対向する側の面には、ドラム表面に放電を利用して帯電するために、支持部63の長手に沿って帯電部51が取り付けられている。本実施例において、帯電部51は中抵抗の導電ゴムであり、支持部63に対して導電性接着剤により接合されている。従って、帯電部51は支持部63と電気的に導通している。また支持部63はホルダー62と電気的に導通している。
本実施例の上記帯電ブレード4のドラム3に対する設定を図1を用いて説明する。帯電ブレード4は長手方向をドラム3の母線方向に並行にしてドラム3に対して配列される。帯電ブレード4はドラム3の回転方向Aに対してカウンター方向に配設されている。そして、非帯電部64のエッジ部をドラム3に接触させ、ホルダー62をカートリッジ2の筺体(不図示)に固定して、前記エッジ部を支持部63の撓み反力にて所定の押圧力でドラム3に当接させた状態にされる。
θ=sin−1(x/r)・・・・・・・・・・式(2)
そして、帯電部51がドラム3とのギャップαを放電可能な7.5〜150μmを常に保てるようにする。また、できるだけ放電できる領域が広いほど帯電が安定するため、当接角θ、侵入量δを決定することとなる。
ドラム駆動時には、帯電ブレード先端部(突き当て部)である非帯電部64にドラム3との摩擦によって振動(スティックスリップ)が発生する。特にドラムとの摩擦により、非帯電部64が連れまわり、その後、弾性力が摩擦に打ち勝ったときにもとに戻るといったスティックスリップを繰り返す。このとき非帯電部64と帯電部51が接触している場合この振動がどちらも弾性体であるためにそのまま伝わってしまう。
ここで、本実施例において帯電不良が改善するのかの検証実験をおこなった。実験は温度23℃、湿度50%の環境でおこなった。帯電電圧−1.0kVの直流電圧を印加し、帯電不良が発生するのかを確認する。確認方法としては帯電させたドラム3の電位−500Vに対して、現像バイアスを変えることによってコントラストを変化させ現像剤(トナー)をドラム上に飛翔させることによってドラム上の電位ムラをトナー像で可視化することで帯電状態を確認した。
実施例1では非帯電部46を位置決めのために帯電ブレードの長手端部のみに設けていたが、本実施例では図8の(b)のように非帯電部46はドラム3の画像形成可能領域幅Gの全域以上の帯電ブレード長手にわたって配設されている。即ち、非帯電部46はドラム3の表面の画像形成可能領域幅Gの全幅に渡って当接してドラム3の表面を摺擦可能に設けられている。その他の帯電ブレード構成、ドラム3に対する設定は実施例1の帯電ブレード4と同様である。
実施例2では非帯電部46が帯電部51の汚れ除去部材となっていたが、本実施例3では非帯電部46がドラム3のクリーニング部材も兼ね、画像形成可能領域幅Gでドラム3に接していることを特徴とする。即ち、クリーニング装置8のクリーニングブレード8aを帯電同時クリーニングブレード4にしたものである。
本実施例4の帯電ブレード4も実施例3と同様に非帯電部46がドラム3のクリーニング部材も兼ねた帯電ブレードである。実施例3の帯電ブレード4では支持部63が可撓性(弾性)の部材であったのに対して、本実施例では支持部63が剛体であることを特徴とする。
本実施例5の帯電ブレード4も実施例3と同様に非帯電部46がドラム3のクリーニング部材も兼ねた帯電ブレードである。本実施例5の帯電ブレード4では、支持部63が可撓性のものでできており、形状で支持部63の強度をあげることによって振動を低減することが特徴である。
図14の(a)は本実施例6の帯電ブレード4の構成説明図、(b)は(a)の破線部分Hの拡大図である。図15は帯電ブレード4とドラム3との当接状態を示す図である。本実施例の帯電ブレード4は、ドラム3上をクリーニングするとともに、ドラム表面を帯電するクリーニング機能をもつクリーニング兼用の帯電ブレードである。帯電ブレード4は少なくともドラム3と接触してクリーニングを行う非帯電部(絶縁部)221と、ドラム表面に対して非接触に近接配置され電圧が印加されることによりドラム表面を一様に帯電する半導電性の帯電部222とを有する。
帯電部222はエピクロルヒドリンゴム・EPDM等のゴムに、カーボンブラックや金属酸化物(酸化亜鉛・酸化チタン等)などの導電粉を添加して、抵抗値を1×103〜1×109Ω・cmに制御している。
非帯電部221は、帯電ブレード4の先端部でドラム3と直接当接し、図14の(b)のように帯電部222よりも突き出した突き出し部221aをもっている。本実施例においては、帯電ブレード4の非帯電部221は硬度72度のウレタンゴムを使用しており、突き出し部221aは幅Y=180μm、突き出し量X=50μmとした。ウレタンゴムのほかにシリコンゴムなどの絶縁性ゴムを使用しても良い。
支持部223は本実施例ではリン青銅(厚みt=0.1mm)を使用している。更に、支持部223は図14の(a)に示すようにホルダー224に固定支持され、更にカートリッジ2の筐体に取り付けられる。本実施例のほかにも支持部223にはSUSなどの薄板を用いても良い。また、ホルダー224は画像形成装置本体に取り付けても良いし、あるいは支持部223を直接プロセスカートリッジ50の筐体や画像形成装置本体に固定支持しても良い。
次に、図14に示したクリーニング機能を持つ帯電ブレード4を侵入量δ=0.5mm、0.7mm、0.9mm、1.1mm、1.3mm、1.5mmの条件で設定し耐久試験を行った。ここでいうクリーニング機能とは、帯電ブレード4における帯電部222の汚れを低減するための機能のことである。クリーニングブレード8aからは少量ずつながらトナーなどがすり抜けているため、帯電部222に付着させないようにしている。また、比較のために本実施例を用いていない以下の帯電ブレード4においても同様の耐久試験を行った。
比較例2:X=0mm、Y=0.4mm(図16の(b))
比較例3:X=0.02mm、Y=0.02mm(図16の(c))
比較例4:X=0mm、Y=0.02mm(図16の(d))
<画出し条件>
プロセススピード:100mm/sec
感光ドラム径:φ24
クリーニングブレード:ウレタンゴム、カウンター当接
印加バイアス :DC−1050V
電位設定:暗部VD =−500V、明部VL =−150V
ハーフトーン部VH=−350V
結果を表1に示す。本実施例の帯電ブレード4を用いた画像形成装置では耐久の結果、8000枚程度まで帯電性を損なうことがなかった。また、ブレード侵入量δの異なるプロセスカートリッジ2で同様の耐久試験を行った結果においても良好であった。本実施例を用いていない比較例1〜比較例4の帯電ブレード4ではスジ状の不均一帯電画像の発生やブレード侵入量δによって画質に大きなばらつきがあり、帯電が行われないものもあった。
これは次のように考えられる。
帯電ブレード4の侵入量δが小さいときは、微小空隙が放電可能な距離以上になることによる帯電不良が発生し、侵入量δ=0.5mmのときは放電が起こらなかった。帯電ブレード4の侵入量が大きいときは図17の(a)の破線で示すようにニップ幅が大きくなるため、図17の(b)の破線のように先端圧が減少しクリーニング性が低下する。このため、ブレード先端をすり抜けるトナーなどの増加による帯電部222の汚れが顕著になりスジ画像が発生した。
比較例1と同様に、侵入量δが小さいときはδ=0.5mmで微小空隙がわずかに帯電性の不均一による斑点状の画像が見られるが実用上問題のない程度であった。帯電ブレード4の侵入量δが大きいときは帯電部の汚れよるスジ画像が発生した。
帯電ブレード4の侵入量δが小さい場合はニップ幅が狭すぎてクリーニング性を確保できないためトナーなどがすり抜ける量が非常に多くなり、耐久によって帯電部222の汚れが発生した。帯電ブレードの侵入量δが0.7mm以上ときはブレードの当接圧によって突き出し部がつぶれて帯電部222とドラム3表面が当接しスジ画像となった。
帯電ブレード4の侵入量δを小さくした場合は、クリーニング性を確保できなくなりトナーなどがすり抜ける量が非常に多くなったため、耐久によって帯電部222の汚れが発生した。帯電ブレード222の侵入量δが大きくなると帯電部222がドラム表面と接触してしまうため侵入量が1.1mm以上では耐久によってスジ状の画像不良が発生した。
以上のように、本実施例によってクリーニング性が安定し帯電ブレード4の設定(侵入量)にかかわらず安定して良好な出力画像が得られる。
本実施例の特徴は、突き出し部221aの形状が図19の(a)および(b)で示すような台形形状であるところにある。(b)は(a)の破線部分Hの拡大図である。ここで本実施例のクリーニング機能を持つ帯電ブレード4を実施例1と同様の条件で耐久試験を行った。本実施例で用いた帯電ブレード4は突き出し部221aの幅Y=100μm、突き出し量X=50μmであり、角度αを90°、110°、130°とした3種類を準備した。これを当接角θ°=20°でドラム3に当接させ、実施例1と同様に侵入量δを振って8000枚の耐久試験を行った。結果を表3に示す。
いずれの条件においても本実施例の帯電ブレード4を用いた画像形成装置では耐久の結果、8000枚程度までスジ状の画像不良がなく良好な画像が得られた。これは、次のように考えられる。
本実施例の特徴は、図22に示すように、帯電ブレードに備えたクリーニング機能をドラムのクリーニング手段として使用し、クリーニング兼帯電ブレードとしたところにある。これによりプロセスカートリッジ2および画像形成装置1の小型化、コストダウンが可能となる。
以上のように、本実施例によってクリーニング性が安定し帯電ブレードの設定(侵入量)にかかわらず安定して良好な出力画像が得られる。
1)本発明において静電潜像が形成される像担持体は、実施例の電子写真方式における電子写真感光体に限られない。静電記録方式における静電記録誘電体であっても良い。また、像担持体はドラム型に限られない。エンドレスの回動ベルトや走行される有端ベルトの形態であってもよい。また、像担持体は搬送手段で搬送されるシート状部材(エレクトロファックス紙、静電記録紙)の形態であってもよい。
Claims (6)
- 静電潜像が形成される像担持体に当接して相対的に移動し電圧が印加されることにより前記像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材であって、
前記像担持体の表面に対して放電を行うための帯電部と、
前記像担持体の表面に対して放電を行わないための非帯電部と、を有し、
前記非帯電部は前記像担持体と接触して、前記帯電部と前記像担持体との間に放電可能な間隙を設けることが可能であり、
前記非帯電部は、前記非帯電部から前記像担持体の表面に対して放電をしないように、少なくとも一部が前記帯電部よりも高抵抗の物質で構成されており、
前記非帯電部と前記帯電部とを支持する金属部材である支持部を備え、前記支持部により前記帯電部に電圧が印加され、前記非帯電部と、前記帯電部とはそれぞれ別部材で非接触に前記支持部に取り付けられることを特徴とする帯電部材。 - 前記非帯電部は前記像担持体の表面の画像形成可能領域幅の全幅に渡って当接して前記像担持体の表面を摺擦可能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の帯電部材。
- 静電潜像が形成される像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材と、前記帯電部材に電圧を印加する電源と、を備えた画像形成装置であって、前記帯電部材が請求項1又は請求項2に記載の帯電部材であることを特徴とする画像形成装置。
- 静電潜像が形成される回転ドラム型の像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材と、前記帯電部材に電圧を印加する電源と、を備えた画像形成装置であって、前記帯電部材が請求項1又は請求項2に記載の帯電部材であり、前記像担持体に当接した前記帯電部材の先端位置における像担持体の接線と前記非帯電部の像担持体と当接する面とのなす角度をθ度としたとき、前記非帯電部の前記像担持体と当接する面と、これに連続する突き出し部の像担持体回転方向下流側の面とのなす角度αは、90度以上(90+θ)度以下を満足することを特徴とする画像形成装置。
- 静電潜像が形成される回転ドラム型の像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材と、前記帯電部材に電圧を印加する電源と、を備えた画像形成装置であって、
静電潜像が形成される像担持体に当接して相対的に移動し電圧が印加されることにより前記像担持体の表面を帯電するためのブレード状の帯電部材を有し、
前記帯電部材は、前記像担持体の表面に対して放電を行うための帯電部と、前記像担持体の表面に対して放電を行わないための非帯電部と、前記非帯電部と前記帯電部とを支持する金属部材である支持部と、を備え、
前記支持部により前記帯電部に電圧が印加され、
前記非帯電部は前記像担持体と接触して、前記帯電部と前記像担持体との間に放電可能な間隙を設けることが可能であり、
前記非帯電部は、前記非帯電部から前記像担持体の表面に対して放電をしないように、少なくとも一部が前記帯電部よりも高抵抗の物質で構成されており、
前記非帯電部と、前記帯電部とはそれぞれ別部材で非接触に前記支持部に取り付けられており、
前記像担持体に当接した前記帯電部材の先端位置における像担持体の接線と前記非帯電部の像担持体と当接する面とのなす角度をθ度としたとき、前記非帯電部の前記像担持体と当接する面と、これに連続する突き出し部の像担持体回転方向下流側の面とのなす角度αは、90度以上(90+θ)度以下を満足することを特徴とする画像形成装置。 - 前記非帯電部は前記像担持体の表面の画像形成可能領域幅の全幅に渡って当接して前記像担持体の表面を摺擦可能に設けられていることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
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