JPH05142923A

JPH05142923A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH05142923A
Application number: JP33276291A
Authority: JP
Inventors: Kenji Matsuda; 健司松田; Hiroaki Miyake; 博章三宅
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1991-11-22
Publication date: 1993-06-11

Abstract

(57)【要約】［目的］被帯電体の振動を抑制することができ、導電
部材に印加される交流電圧の周波数を高く設定しても、
帯電音を低く抑えることができる画像形成装置を提供す
ること。［構成］円筒状の感光ドラム（被帯電体）３の表面に
帯電ローラ（導電部材）４を当接せしめ、該帯電ローラ
４に電圧を印加することによって感光ドラム４の表面を
所定の電位に帯電させる接触帯電装置を備える画像形成
装置において、前記感光ドラム３内に剛体或いは弾性体
から成る挿入物５を挿入し、該挿入物５を機械的固定手
段（ネジ結合や溝係合）によって感光ドラム３に固定す
る。本発明によれば、挿入物５によって感光ドラム３の
重量と剛性が高められるため、該感光ドラム３の固有振
動数が高められてその共振が抑制され、帯電ローラ４に
印加される交流電圧の周波数を高く設定しても、帯電音
を低く抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧を印加した導電部
材を被帯電体表面に当接することによって、被帯電体表
面を所定の電位に帯電させる接触帯電装置を備える画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置等の画像形成装置に用いら
れる帯電装置としては、一般的にはコロナ放電装置が従
来から用いられてきた。

【０００３】しかしながら、最近では、電源の低圧化を
図ることができ、更にはオゾンの発生が極々微量である
こと等の長所を有していることから、ローラ型やブレー
ド型の導電部材を用いた接触帯電装置が採用されつつあ
る。

【０００４】図７はローラ型の導電部材である所謂帯電
ローラを用いた接触帯電装置の一例を示す概略構成図で
ある。図７において、１０３は被帯電体である感光ドラ
ムであって、これは図示矢印Ｂ方向に所定の周速度（プ
ロセススピード）で回転駆動される。この感光ドラム１
０３は、アルミニウムから成る基体１０３ａと、この基
体１０３ａの外周面に形成された有機感光層１０３ｂと
で構成されている。又、図７において、１０４は感光ド
ラム１０３の表面に当接されて従動回転する接触帯電装
置としての帯電ローラであり、１３０は帯電ローラ１０
４に電圧を印加するための高圧電源である。

【０００５】ところで、上記帯電ローラ１０４は、鉄、
ＳＵＳ等から成る導電性芯金１０４ａの外周面を、カー
ボン含有のウレタンゴム等の導電性弾性層１０４ｂで被
覆して構成され、この帯電ローラ１０２は、導電性芯金
１０４ａの長手方向両端部において不図示のバネ部材に
て感光ドラム１０３の表面に圧接されている。

【０００６】而して、帯電ローラ１０４には、高圧電源
１３０によって、直流電圧に、直流電圧のみ印加時にお
ける感光ドラム１０３表面の帯電開始電圧の２倍以上の
ピーク間電圧を有する交流電圧を重畳した振動電圧が印
加され、この帯電ローラ１０４によって感光ドラム１０
３の表面が所定の電位に帯電される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
に示すような接触帯電装置においては、感光ドラム１０
３の表面を均一に帯電するためには、感光ドラム１０３
の周速度が大きくなるに従って帯電ローラ１０４に印加
する交流電圧の周波数を上げなければならないが、周波
数が約２００Ｈｚを超えると、感光ドラム１０３と帯電
ローラ１０４の振動に起因して発生する所謂帯電音が大
きくなってしまうという問題がある。この帯電音が大き
くなるという現象は、以下のようなメカニズムによって
生じることが明らかとなった。

【０００８】即ち、帯電ローラ１０４に交流電圧が印加
されると、感光ドラム１０３と帯電ローラ１０４との間
に静電気力による引力が作用し、交流電圧の最大値の部
分と最小値の部分では相互に引き合う力が大きくなり、
帯電ローラ１０４は弾性変形しつつ感光ドラム１０３に
引き付けられ、又、交流電圧の中央値の部分では相互に
引き合う力が小さくなり、帯電ローラ１０４の弾性変形
の復元力によって感光ドラム１０３と帯電ローラ１０４
とが離れようとする。このため、感光ドラム１０３と帯
電ローラ１０４とは、印加された交流電圧の２倍の周波
数で振動し合うことになる。

【０００９】更に、感光ドラム１０３と帯電ローラ１０
４とは、相互に摩擦し合いつつ回転するが、前記静電気
力により引力が作用し、交流電圧の最大値の部分と最小
値の部分で相互に引き合う力が大きくなり、帯電ローラ
１０４が弾性変形しつつ感光ドラム１０３に引き付けら
れる際には、相互の回転にブレーキがかかり、又、交流
電圧の中央値の部分で相互に引き合う力が小さくなり、
帯電ローラ１０４の弾性変形の回復力により、感光ドラ
ム１０３と帯電ローラ１０４が離れようとする際には、
相互の回転に対するブレーキが緩和される。このため、
あたかも濡れたガラス表面を指で擦ったときのようにス
テックスリップによる振動も発生する。そして、この振
動も前記と同様に、印加された交流電圧の２倍の周波数
で生じる。

【００１０】帯電音は以上のような振動に起因して発生
するが、これは印加された交流電圧の２倍の周波数を基
本として生じるため、例えば交流電圧の周波数が３００
Ｈｚの場合にあっては、６００Ｈｚの帯電音が観測され
る。この他にも、その整数倍の高調波成分や、稀には、
印加した交流電圧の周波数とその整数倍の高調波成分も
観測される場合がある。

【００１１】尚、斯かる帯電音は、感光ドラム１０３と
帯電ローラ１０４との当接部から直接音として発せられ
る他、感光ドラム１０３の振動が例えば不図示のプロセ
スカートリッジや画像形成装置本体に伝わり、そこで音
に変換されるために発生する場合もある。

【００１２】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、被帯電体の振動を抑制するこ
とができ、導電部材に印加される交流電圧の周波数を高
く設定しても、帯電音を低く抑えることができる画像形
成装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、円筒状の被帯電体の表面に導電部材を当接せし
め、該導電部材に電圧を印加することによって被帯電体
の表面を所定の電位に帯電させる接触帯電装置を備える
画像形成装置において、前記被帯電体内に剛体或いは弾
性体から成る挿入物を挿入し、該挿入物を機械的固定手
段によって被帯電体に固定したことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明によれば、挿入物によって被帯電体の重
量と剛性が高められるため、該被帯電体の固有振動数が
高められてその共振が抑制され、導電部材に印加される
交流電圧の周波数を高く設定しても、帯電音を低く抑え
ることができる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１６】図１は本発明に係る画像形成装置の接触帯
電装置の一例を示す概略構成図、図２は感光ドラムの断
面図、図３は本発明に係る画像形成装置の断面図、図４
はプロセスカートリッジの断面図である。

【００１７】先ず、図３に基づいて画像形成装置の概略
構成を説明するに、該画像形成装置において、レーザ
ー、ポリゴンミラー補正系レンズ系を含むスキャナユニ
ット１からは画像信号に応じて変調されたレーザー光が
スキャン出力され、このレーザー光は折り返しミラー２
で反射して被帯電体である感光ドラム３上に照射され
る。そして、感光ドラム３は導電部材である帯電ローラ
４によって均一に帯電され、その表面上にはレーザー光
の照射によって静電潜像が形成される。この静電潜像は
現像装置１５内のトナー２４によってトナー像として現
像されて顕像化される。

【００１８】一方、カセット７ａ内に収納された記録材
７は、給紙ローラｐによって感光ドラム３での潜像の形
成と同期してレジストローラｒまで供給される。そし
て、この記録材７は、レジストローラｒによって感光ド
ラム３上に形成された潜像の先端と同期して、コロナ放
電器から成る転写帯電器６に搬送され、該転写帯電器６
によって前記トナー像が記録材７に転写される。トナー
像を転写された記録材７は搬送ガイドｇに沿って搬送さ
れ、定着器８によってトナー像を永久定着された後、最
後に装置外部に排出される。尚、感光ドラム３上に残留
するトナーはクリーニング器９によって除去される。

【００１９】図４は主な画像形成手段である前記感光ド
ラム３、帯電ローラ４、現像装置１５、クリーニング器
９及びカバー１０を一括してユニット化されているプロ
セスカートリッジＫの断面図である。それぞれの画像形
成手段はプロセスカートリッジＫ内で所定の相互配置関
係をもって組み付けられており、該プロセスカートリッ
ジＫは画像形成装置本体内の所定部に対して所定の要領
で挿入装着され、又、逆に画像形成装置本体内から抜き
出される。尚、カバー１０はプロセスカートリッジＫを
装置本体から外した際の感光ドラム３に対する遮光及び
ゴミ付着防止機能を有する。

【００２０】ところで、前記感光ドラム３及び帯電ロー
ラ４の詳細は図１に示されるが、図示のように、感光ド
ラム３は、肉厚１ｍｍのアルミニウムから成る基体３ａ
と、この基体３ａの外周面に形成された有機感光層３ｂ
とで構成され、その外径は３０ｍｍであって、図示矢印
Ａ方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動
される。

【００２１】又、帯電ローラ４は、ＳＵＳから成る導電
性芯金４ａと、この芯金４ａの外周面に形成された導電
性弾性層４ｂとで構成され、導電性弾性層４ｂはカーボ
ン含有のウレタンゴムから成る。この帯電ローラ４の外
径は１２ｍｍであって、該帯電ローラ４は、導電性芯金
４ａの長手方向両端部において不図示のバネ部材によっ
て前記感光ドラム３の表面に圧接され、感光ドラム３の
回転に従って従動回転する。

【００２２】而して、高圧電源３０によって帯電ローラ
２に所定の電圧が印加されると、この帯電ローラ４によ
って感光ドラム３の表面が所定の電位に帯電される。
尚、帯電ローラ４に印加する電圧としては、直流電圧に
交流電圧を重畳した振動電圧が好ましい。ここで言う振
動電圧とは、電圧値が時間と共に周期的に変化する電圧
であって、交流電圧は、直流電圧のみ印加時における感
光ドラム３表面の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電
圧を有することが望ましく、又、その波形としては、正
弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でも良いが、
帯電音の低減という観点からは高調波成分を含まない正
弦波が好ましい。

【００２３】ところで、本実施例では、図２に示すよう
に、感光ドラム３の内部には円柱状の挿入物５が螺着さ
れて嵌め込まれている。即ち、感光ドラム３の内周には
雌ネジ部３ｃが刻設され、挿入物５の外周には雄ネジ部
５ａが刻設されており、挿入物５を、その雄ネジ部５ａ
を感光ドラム３の雌ネジ部３ｃに螺合してこれをネジ込
むことによって、該挿入物５は図示のように感光ドラム
３の内部に螺着された状態で収容保持される。尚、挿入
物５は剛体或いは弾性体で構成され、その材質として
は、アルミニウム、真鋳等の金属の他、セメント、石膏
等のセラミック、更には天然ゴム等のゴム材を使用する
ことができ、これらの中から生産性、加工性、重量の効
果、コスト等を考慮して適宜選択すれば良い。又、挿入
物５の形状としては、円柱に限らず、円筒状のものでも
良い。

【００２４】而して、挿入物５によって感光ドラム３の
重量と剛性が高められるため、該感光ドラム３の固有振
動数が高められ、共振が抑えられる。

【００２５】ここで、本発明者が帯電音に関して行なっ
た実験結果を表１に示す。尚、実験は、挿入物５の長さ
Ｌ（図２参照）を種々変えて音圧（帯電により生ずる
音）を測定することによってなされた。具体的には、暗
騒音３０ｄＢ（Ａ）の無響室にレーザビームプリンタ
「ＬＢＰ−Ａ４０４」（キヤノン株式会社製）用の帯電
ローラ内包のプロセスカートリッジを空回転機に装着、
設置し、プリンタ本体の前面より１ｍの位置に普通騒音
計「ＮＬ−０２」（リオン株式会社製）を設置し、この
普通騒音計にて音圧を測定した。この場合、プリンタ
は、感光ドラムのみを自在に回転駆動することができる
ように改造されており、しかも帯電ローラに対しては外
部高圧電源により所望の電圧を印加することができるよ
うになっている。そして、単に感光ドラムを回転駆動し
たときの騒音レベルＸｄＢ（Ａ）と、感光ドラムを回転
駆動しつつ、該感光ドラムに接触する帯電ローラに対し
てその周波数を変えた所定の交流電圧を印加したときの
各々の騒音レベルＹｄＢ（Ａ）とを測定し、これらの差
Δ＝Ｙ−ＸｄＢ（Ａ）を帯電音による騒音レベルの増加
分として算出して比較した。ここで、感光ドラムの周速
度は５０ｍｍ／ｓｅｃ、帯電ローラに印加する交流電圧
のピーク間電圧は２０００Ｖに設定された。

【００２６】

【表１】表１の結果によれば、挿入物５の長さＬが長く、従っ
て感光ドラム３の総重量が大きくなる程、音圧の減少効
果も大きくなることがわかる。尚、本発明者等が検討し
た結果、帯電音による騒音レベルの増加分Δが４ｄＢ
（Ａ）以下であれば、実用上問題ないことが確認され
た。

【００２７】尚、感光ドラム３の製造においては、従来
と同様に、アルミニウム等の基体３ａの外周面に有機感
光層３ｂを形成、乾燥させた後、基体３ａ内に挿入物５
を挿入、固定すれば良いため、例えば、基体３ａの熱容
量の増加に伴う有機感光層３ｂの形成、乾燥工程の長時
間化によって生産性の極度の低下を招くことはない。

【００２８】次に、本発明の第２実施例を図５及び図６
に基づいて説明する。尚、図５は感光ドラムの一部を破
断した分解斜視図、図６は同感光ドラムの斜視図であ
る。

【００２９】本実施例においては、挿入物５の外周に直
線状の溝５０１ａが軸方向全長に亘って形成されてお
り、該溝５０１ａの中間部からは一定深さの矩形状溝５
０１ｂがラジアル方向に形成されている。

【００３０】一方、感光ドラム３の内壁中央部には、挿
入物５に形成された前記溝５０１ａ，５０１ｂが係合す
べき突起５０２が突設されている。

【００３１】而して、挿入物５をその溝５０１ａが突起
５０２の位相に一致するようにして感光ドラム３内にス
ラスト方向（図６の矢印ａ方向）に挿入し、溝５０１ａ
と突起５０２が嵌合した後も挿入物５を更に押し込む。
そして、図６に示すように、溝５０１ｂが突起５０２に
合致したとき、挿入物５をラジアル方向（図６の矢印ｂ
方向）に回動させれば、突起５０２が溝５０１ｂに嵌ま
り込み、挿入物５のスラスト方向の移動が阻止され、該
挿入物５の感光ドラム３からの抜けが防止される。尚、
画像形成装置本体使用時においても、挿入物５にラジア
ル方向の力が作用することはないため、挿入物５が感光
ドラム３から外れることはない。ここで、溝５０１ｂと
突起５０２とのハメ合いは中間嵌め程度とされる。

【００３２】以上において、本実施例においても、挿入
物５によって感光ドラム３の重量と剛性が高められるた
め、該感光ドラム３の固有振動数が高められてその共振
が抑制され、帯電音が低く抑えられる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、円筒状の被帯電体の表面に導電部材を当接せし
め、該導電部材に電圧を印加することによって被帯電体
の表面を所定の電位に帯電させる接触帯電装置を備える
画像形成装置において、前記被帯電体内に剛体或いは弾
性体から成る挿入物を挿入し、該挿入物を機械的固定手
段によって被帯電体に固定したため、挿入物によって被
帯電体の重量と剛性が高め、これによって該被帯電体の
固有振動数が高められてその共振が抑制され、導電部材
に印加される交流電圧の周波数を高く設定しても、帯電
音が低く抑えられるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の接触帯電装置の一
例を示す概略構成図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る感光ドラムの断面図
である。

【図３】本発明に係る画像形成装置の断面図である。

【図４】プロセスカートリッジの断面図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る感光ドラムの一部を
破断した分解斜視図である。

【図６】本発明の第２実施例に係る感光ドラムの分解斜
視図である。

【図７】従来の画像形成装置の接触帯電装置の一例を示
す概略構成図である。

【符号の説明】

３感光ドラム（被帯電体）４帯電ローラ（導電部材）５挿入物３０高圧電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の被帯電体の表面に導電部材を当
接せしめ、該導電部材に電圧を印加することによって被
帯電体の表面を所定の電位に帯電させる接触帯電装置を
備える画像形成装置において、前記被帯電体内に剛体或
いは弾性体から成る挿入物を挿入し、該挿入物を機械的
固定手段によって被帯電体に固定したことを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】前記挿入物は、ネジ結合によって前記被
帯電体に固定されることを特徴とする請求項１記載の画
像形成装置。
【請求項３】前記挿入物は、溝嵌合によって前記被帯
電体に固定されることを特徴とする画像形成装置。