JPH05188840A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 被帯電体の振動を抑制して画像ムラの発生を
抑えるとともに、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］ 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、該感光ドラム３の回転軸
を兼ねる部材５を内包せしめる。本発明によれば、感光
ドラム３内に内包された部材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。又、感光ドラム３の重量と
剛性が高められる結果、該感光ドラム３の回転ムラが抑
制されて画像ムラが解消され、画質の向上が図られる。

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させることによって、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６はローラ型の導電部材である帯電ロー
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６において、１０３は被帯電体である感光ドラム
であり、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１０３
は、アルミニウムから成る基体１０３ａと、この基体１
０３ａ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６において、１０４は感光ドラム
１０３の表面に当接し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１０４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等の導電性芯金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１０４は、導電性芯金１０４
ａ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】尚、図７に示すように、感光ドラム１０３
の両側には歯車を兼ねるフランジ１０６が圧入または接
着されており、これらのフランジ１０６に容器１０７側
から挿入された軸１０８によって感光ドラム１０３は回
転自在に支持されている。

【０００８】

【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
生ずることが明らかとなった。

【０００９】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の引き合う力が大きくなり、
帯電ローラ１０４は中央部で最大の撓みを生ずる弾性変
形をしつつ感光ドラム１０３に引き付けられ、又、交流
電圧の中央値の部分では相互の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って感光
ドラム１０３と帯電ローラ１０４とは離れようとする。
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。

【００１０】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移動するが、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の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に引きつ
けられる際には、相互の回転移動にブレーキがかかり、
又、交流電圧の中央値の部分で相互の引き合う力が小さ
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とが離れようとす
る際には、相互の回転移動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
ときのようにスティックスリップによる振動も生じる。
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。

【００１１】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
本とし生じるため、例えば交流電圧の周波数が３００Ｈ
ｚ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。

【００１２】更に、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の振動が感光ドラム１０３の
両端を支持する軸１０８を伝わり、プロセスカートリッ
ジや画像形成装置に伝わって、そこで音に変換されるた
めに発生する場合もある。そして、感光ドラム１０３の
振動は画像ムラの発生を招く。

【００１３】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して画
像ムラの発生を抑えるとともに、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。

【００１４】

【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、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、前記被帯電体の回転軸を兼ねる部材を被
帯電体に内包せしめたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明によれば、被帯電体の回転軸を具備した
部材が被帯電体に内包されて両者が一体化され、これに
よって被帯電体はそ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
る。そして、被帯電体に内包される部材は被帯電体の回
転軸を兼ねるため、被帯電体の抑制された振動が回転軸
部分で更に減衰され、プロセスカートリッジや画像形成
装置に振動が伝わりにくくなる。従って、導電部材に印
加す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。

【００１６】又、上述のように被帯電体の重量と剛性が
高められる結果、該被帯電体の回転ムラが抑制され画像
ムラが解消され、画質の向上が図られる。

【００１７】

【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。

【００１８】図１は本発明に係る画像形成装置の接触帯
電装置を示す概略構成図、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縦断面図、図４はプ
ロセスカートリッジの断面図である。

【００１９】先ず、図３に基づいて画像形成装置の概略
構成を説明すると、該画像形成装置において、レーザ
ー、ポリゴンミラー補正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。

【００２０】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１６に搬送され、該転写帯電器１６
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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】而して、高圧電源３０によって帯電ローラ
４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。

【００２５】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、金属棒５が内包されてお
り、該金属棒５の中央部分は、感光ドラム３の内径基準
で同軸度が得られている同径の外径を有する内接部を５
ａを構成している。尚、この金属棒５の材質としては、
黄銅、ＳＵＳ材等どの比重の大きな非磁性体が採用され
その内接部５ａは感光ドラム３の内面に対し数１０μｍ
のハメアイで接着又は圧入により接触している。

【００２６】又、この金属棒５は、感光ドラム３の回転
軸を構成する回転軸部５ｂを一体に有しており、この回
転軸部５ｂも感光ドラム３の内径に対して同軸度が得ら
れている。尚、金属棒５の内接部５ａは感光ドラム３の
中心に位置し、帯電幅より短くて良い。

【００２７】金属棒５の回転軸部５ｂには、感光ドラム
３に回転動力を与えるための歯車を兼ねたフランジ６が
挿入され、このフランジ６は感光ドラム３に接着又は圧
入される。そして、金属棒５の回転軸部５ｂは容器７に
よって回転自在に支持される（図２参照）。

【００２８】而して、上述のように感光ドラム３が金属
棒５を内包することにより、該感光ドラム３の重量と剛
性が大きくなり、その固有振動数が高められるため、帯
電時の帯電音の主原因たる最も大きい帯電ローラ４中央
部よりの振動伝達を抑えることができ、感光ドラム３の
振動を抑制することができる。更に、金属棒５は感光ド
ラム３の回転軸を兼ねる回転軸部５ｂを備えているた
め、抑制された振動はさらに減衰されて容器７側へ振動
が伝わりにくくなり、プロセスカートリッジＫや画像形
成装置本体への振動の伝達も抑制され、帯電ローラ４に
印加される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。

【００２９】又、感光ドラム３に、回転軸部５ａを備え
た金属棒５が内包されていることにより、感光ドラム３
の回転体としての剛性が高められ、これによって感光ド
ラム３の回転ムラが抑えられ、画像ムラが解消されて画
質の向上が図られる。

【００３０】更に、感光ドラム３に内包された金属棒５
の材質が金属であるため、リサイクルの面で有利であ
る。

【００３１】次に、本発明の第２実施例を図５に基づい
て説明する。尚、図５は第２実施例に係る感光ドラムの
断面図である。

【００３２】本実施例においても、被帯電体としての感
光ドラム３と接触帯電装置としての帯電ローラ４に関す
る基本的な構成は前記第１実施例のそれと同様である。

【００３３】而して、本実施例においては、感光ドラム
３の内部には、該感光ドラム３の内径と同径の外径を有
する金属製の中空円柱８が内包されている。尚、この金
属製中空円柱８の材質としては、黄銅、ＳＵＳ材等の比
重の大きな非磁性体が採用されている。そして、中空円
柱８は、感光ドラム３の内面に対し数１０μｍのハメア
イで接着又は圧入によって接触している。又、この中空
円柱８の感光ドラム３内面に内接している位置は感光ド
ラム３の中央であり、その接触長さは帯電幅より短くて
良い。

【００３４】そして、中空円柱８には、感光ドラム３の
回転軸となる金属製の軸８ａが挿通され、該軸８ａは圧
入又は接着等によって中空円柱８と一体化されている。
尚、軸８ａの材質は、磁性、非磁性体の何れでも良い。

【００３５】又、軸８ａの中空円柱８の両側から延出す
る部分には歯車を兼ねたフランジ６が挿通され、該フラ
ンジ６は感光ドラム３の両端に接着又は圧入されてい
る。そして、軸８ａは容器７に回転自在に支持されてい
る。

【００３６】以上のように、感光ドラム３が金属製の中
空円柱８及び軸８ａを内包することにより、帯電時の帯
電音の主原因たる最も大きい帯電ローラ４中央部からの
振動伝達を抑えることができ、これによって感光ドラム
３の振動を抑制することができる。更に、軸８ａは感光
ドラム３の回転軸を兼ねるため、抑制された振動は更に
減衰され、容器７側へ振動が伝わりにくくなり、この結
果、プロセスカートリッジや画像形成装置への振動も抑
制され、帯電音の発生を防止することができる。

【００３７】又、感光ドラム３に中空円柱８と軸８ａと
を一体化したものが内包されていることにより、感光ド
ラム３の回転体としての剛性が向上する。この結果、感
光ドラム３の回転ムラが抑えられ、これによって画像ム
ラが解消されて画質の向上が図られる。更に、感光ドラ
ム３に内包される中空円柱８と軸８ａの材質は金属であ
るため、リサイクルの面で有利である。

【００３８】尚、以上説明した第１，第２実施例では、
リサイクルの面を重視し、内包される部材の材質として
金属を採用したが、第１実施例において金属棒５を樹脂
材としても良い。又、第２実施例においては、中空円柱
８と軸８ａに樹脂材を用いても良く、或いは金属材と樹
脂材を組み合せて用いても問題はない。又、中空円柱８
の材質として石膏等を用い、軸８ａとして金属棒或いは
樹脂棒を用いても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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、前記被帯電体の回転軸を兼ねる部材を被帯電体に
内包せしめたため、被帯電体の振動を抑制して画像ムラ
の発生を抑えるとともに、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
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る接触帯電装置の概略
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縦断面図である。

【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１実施例に係る感光ドラムの断面図
である。

【図６】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。

【図７】従来の感光ドラムの断面図である。

【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） ３０ 高圧電源 ５ 金属棒（被帯電体の回転軸を兼ねる部材） ８ 中空円柱（被帯電体の回転軸を兼ねる部材） ８ａ 軸（被帯電体の回転軸を兼ねる部材）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、前記被帯電体の回転軸を兼ねる
   部材を被帯電体に内包せしめたことを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 前記被帯電体の回転軸を兼ねる部材は、
   少なくともその一部が、若しくはこれを包含する部材の
   一部が被帯電体内面に接触することを特徴とする請求項
   １記載の画像形成装置。