JPH06202532A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】感光ドラムと帯電ローラとの接触ニップ部の
幅、押圧力を均一にして、感光ドラムに対する帯電不良
をなくす。 【構成】円筒アルミニウム基体１ａの周囲を感光体層１
ｂで覆って感光ドラム１を形成する。基体１ａと感光体
層１ｂとの間に、感光ドラム長手方向の中央部にて厚く
なる有機導電体層１３を設け、感光ドラム１全体の形状
を、両端部の外径Ｒ２よりも中央部の外径Ｒ２が大き
い、クラウン形状にする。これにより、帯電ローラ２を
その両端部を加圧力Ｆで付勢して感光ドラム１に押圧し
たときに、両者間に形成される接触ニップ部Ｎの幅を均
一にし、また押圧力を均一にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、レーザビーム
プリンタ等の画像形成装置に装着されて好適な帯電装置
に係り、詳しくは、被帯電体に接触帯電部材を接触させ
ることによって被帯電体を帯電させる接触帯電装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真装置（複写機・プリンタ
・画像表示装置等）・静電記録装置等の画像形成装置に
おいて、感光体、誘電体等の被帯電体としての像担持体
を帯電処理する手段として、コロナ帯電器が広く利用さ
れている。

【０００３】コロナ帯電器は、像担持体の表面を所定の
極性・電位に均一に帯電処理する手段機器として有効で
ある反面、所定の帯電電位を得るために高価な高圧トラ
ンス（６〜８ｋＶ程度）を必要とすることや、コロナ放
電によってオゾンが比較的多く発生すること等の問題点
を有している。

【０００４】このようなコロナ帯電器に対して、直流電
圧、あるいは直流と交流との重畳電圧を印加した接触帯
電部材を被帯電面に接触させて被帯電面を帯電処理する
接触帯電装置があり、これは電源の低電圧化が図れるこ
とや、オゾンの発生が微量であること等の長所を有して
いることから、コロナ帯電器に代わるものとして注目さ
れ、次第に利用されるようになっている。

【０００５】また、接触帯電部材は、高圧電源の定コス
ト化、オゾンフィルターの廃止などの利点から、比較的
低コストの画像形成装置に用いられることが多く、プロ
セスカートリッジ内に組み込まれることが期待されてお
り、製品化されているものもある。

【０００６】例えば、図１１、図１２は被帯電体として
の感光ドラム５１に接触帯電部材としての導電性の帯電
ローラ２０を接触させて、該帯電ローラ２０に４００〜
９００Ｖ程度の負の直流電圧、あるいはさらに交流電圧
を重畳させて電源２６より印加し、感光ドラム５１表面
の感光体面を数１００Ｖに帯電するものである。

【０００７】このように電源２６として交流成分を含ん
だ電圧を帯電ローラ２０に印加すると、感光ドラム５１
の帯電が不十分なときは、帯電ローラ２０から感光ドラ
ム５１へ放電し、反対に感光ドラム５１の帯電が余分な
とき（電源２６の直流成分電圧値より高く帯電したと
き）には、感光ドラム５１から帯電ローラ２０に逆放電
される。この放電、逆放電を交流電圧の周波数分だけ繰
り返すことにより、感光ドラム５１の表面電位は電源２
６の直流電圧値に集束する。

【０００８】帯電ローラ２０は、導電性芯金２０ａと、
その外周に一体に形成した体積固有抵抗の低い導電性ゴ
ムローラ部２０ｂと、さらにその外周に形成した高抵抗
表面被覆層（高抵抗層）２０ｃとからなる。そして芯金
２０ａの両端部を導電性軸受２３で回転自由に軸受保持
させて帯電ローラ２０の長手方向（軸方向）を感光ドラ
ム５１の母線方向に並行して接触させている。導電性加
圧ばね２５は帯電ローラ２０の両端側の軸受２３を所定
の加圧力Ｆをもって付勢しており、これによって、帯電
ローラ２０は、所定の押圧力で感光ドラム５１に押圧さ
れ、両者の間には、接触ニップ部Ｎが形成される。

【０００９】図１２において、Ａは帯電ローラ２０の有
効帯電幅（例えば約３００ｍｍ）を示している。また、
帯電ローラ２０の高抵抗表面被覆層２０ｃは、感光ドラ
ム５１表面のピンホール・傷などの表面欠陥による電流
リークを防止している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、帯電ロ
ーラ２０等の接触帯電部材を用いた上述の従来の帯電装
置によると、次のような問題点があった。

【００１１】すなわち、帯電ローラ２０は、被帯電体と
しての感光ドラム５１に対し、芯金２０ａの両端部にて
加圧力Ｆで感光ドラム５１表面に押圧されているため、
図１３に示すように、帯電ローラ２０と感光ドラム５１
との接触ニップ部Ｎの幅が、長手方向について見た場
合、加圧力Ｆの作用点に近い両端部付近で広くなり、中
央部で狭くなってしまう。

【００１２】そこで、帯電ローラ２０両端部での加圧力
Ｆを大きくして接触ニップ部Ｎの長手中央部での幅を十
分なものにしようとすると、両端部での接触ニップ部幅
が中央部の幅に比べて２〜４倍程度の過大なものとなっ
てしまう。接触ニップ部幅が広い、つまり加圧力Ｆが過
大になると、帯電ローラ２０と感光ドラム５１との摩擦
力が増加し、高温・高湿環境下では感光ドラム５１面へ
のトナー融着現象が発生しやすい。この現象は、加圧力
が大きくなる帯電ローラ２０両端部においてとくに顕著
に発生しやすい。

【００１３】一方、高温・高湿環境下でトナー融着を防
止するために帯電ローラ２０の両端部の加圧力Ｆを下げ
れば、特に帯電ローラ２０の形状がストレートの場合は
接触ニップ部Ｎの長手中央幅が一層狭くなってしまう。

【００１４】さらに、帯電ローラ２０形状がストレート
でなく湾曲している場合においては、帯電ローラ２０の
回転に伴い、加圧力Ｆの作用点から遠い帯電ローラ２０
中央部では感光ドラム５１表面と帯電ローラ２０表面と
が離れてしまうことがある。感光ドラム５１表面と帯電
ローラ２０表面とは多少離れたとしても感光ドラム５１
表面は帯電されるが、その離間距離がある限界以上に達
すると、その箇所では帯電が不可能となり、この結果、
出力画像不良としてあらわれる。

【００１５】加えて、このように湾曲した帯電ローラ２
０においては、プリンタ耐久が進み帯電ローラ２０表面
にトナーが付着してくると、帯電ローラ２０中央部が感
光ドラム５１と少し離れただけでも、トナーの付着した
部分だけ帯電不良が発生する。すなわち、図１４に示す
ように帯電ローラ２０の回転周期Ｒと同じ間隔で黒点あ
るいは白抜けの画像が発生する。なお、この回転周期Ｒ
は、例えば帯電ローラ２０の直径が１２ｍｍのときは、
（１２×π）ｍｍとなる。

【００１６】上述のような問題点は、図１５、図１６に
示すように、接触帯電部材として非回転の横長パット状
の部材２０Ａを用い、その芯金２０ａの両端部を加圧ば
ね２５で感光ドラム５１方向に所定の加圧力Ｆをもって
加圧当接させる場合においてもほぼ同様に発生する。

【００１７】そこで、本発明は、被帯電体の外径を、中
央部から端部に向けた方向に沿って漸減させることによ
って、被帯電体に対する帯電を良好に行うようにした画
像形成装置を提供することを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、円筒状の被帯電体に接触帯
電部材を当接させて帯状の接触ニップ部を形成し、前記
被帯電体を回転させるとともに前記接触帯電部材に電圧
を印加して前記接触ニップ部を介して、前記被帯電体を
均一に帯電する画像形成装置において、前記被帯電体の
外径を、該被帯電体の長手方向の中央部から両端部に向
けて漸減させてなる、ことを特徴とする。

【００１９】この場合、前記被帯電体の長手方向の長さ
をＬ、中央部の外径をＲ１、端部の外径をＲ２としたと
き、該被帯電体の中央部の膨らみ（Ｒ１−Ｒ２）を、３
×１０^-5Ｌ＜（Ｒ１−Ｒ２）＜１×１０^-2Ｌの関係を満
たすように設定すると、好ましい。

【００２０】

【作用】以上構成に基づき、円筒状の被帯電体の中央部
を膨らませる、いわゆるクラウン形状に形成することに
よって、例えば、接触帯電部材として一般的な帯電ロー
ラの左右両端部を付勢して帯電ローラを被帯電体に押圧
する場合等において、被帯電体と帯電ローラとの間の接
触ニップ部の幅をほぼ均一にすることができる。すなわ
ち、被帯電体をその中央部が両端部よりやや太くなるよ
うに形成し、接触帯電部材をその両端部を加圧すること
によって被帯電体表面に圧縮弾性に抗して押圧すると、
接触帯電部材の被帯電体の加圧に伴う圧縮度合いが、接
触帯電部材の長手方向に関して中央部が大きく、中央部
から両端部へ向うにしたがって徐々に小さくなり、その
結果、接触帯電部材と被帯電体との接触ニップ幅は、そ
の長手方向についてほぼ一定となり、これにより、被帯
電体に対する接触帯電体の押圧力がほぼ均一化される。

【００２１】つまり、従来の接触帯電装置の接触ニップ
部が、その接触ニップ幅について長手方向中央部が両端
部に比べて狭くなり、これに伴って押圧力が不均一にな
りがちであったのとは異なり、接触ニップ部の長手方向
中央部と両端部とで接触ニップ幅・押圧力ともほぼ等し
い状態を実現することができる。

【００２２】

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につい
て説明する。 〈実施例１〉図１に、本発明に係る画像形成装置の一例
として、プロセスカートリッジＰＣを着脱自在に装着す
るレーザビームプリンタの概略を図示する。同図に示す
レーザビームプリンタは、被帯電体（像担持体）として
の電子写真感光ドラム（以下単に「感光ドラム」とい
う。）に対する１次帯電手段として、接触帯電部材を備
えている。以下に詳述する。

【００２３】プロセスカートリッジＰＣ内の感光ドラム
１は、矢印Ｋ１方向に所定のプロセススピード（周速
度）、例えば２４ｍｍ／sec で回転駆動される。

【００２４】接触帯電部材としての帯電ローラ２は、導
電性芯金２ａと、その外周に一体に形成された導電性ゴ
ムローラ２ｂとからなる。

【００２５】そしてこの帯電ローラ２は芯金２ａが直径
６ｍｍであり、導電性ゴムローラ２ｂの外径は１２ｍｍ
である。帯電ローラ２により負の均一帯電を受けた感光
ドラム１の表面に、不図示のレーザスキャナから出力さ
れる、目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に
対応したレーザ光６による走査露光がなされる。この走
査露光によって感光ドラム１表面に形成された静電潜像
に、現像手段の現像スリーブ７よりトナーが供給されて
静電潜像が反転現像される。

【００２６】一方、不図示のプリンタ本体の給紙部から
ガイド９を介して転写材Ｐが感光ドラム１と転写ローラ
１０との当接ニップ部（転写部）へ感光ドラム１上のト
ナー像にタイミングを合わせて給送され、この転写材Ｐ
には、転写ローラ１０にバイアス電源１１によって印加
されている転写バイアスにより感光ドラム１上のトナー
像が転写される。

【００２７】トナー像が転写された転写材Ｐは感光ドラ
ム１から分離されてプリンタ本体内の不図示の定着手段
へ導かれ、ここで像定着を受けて画像形成物（プリン
ト）としてプリンタ本体外部に排出される。

【００２８】像転写分離後の感光ドラム１は、クリーニ
ング装置１０により転写残りトナーなどの付着汚染物の
除去を受けて清浄面化されて繰り返して作像に供され
る。

【００２９】同図中１２は帯電ローラ２および転写ロー
ラ１０に対するバイアス電源１１を所定の印加タイミン
グ、所定の電位に自動制御する制御部（ＣＰＵ）であ
る。

【００３０】図２に、感光ドラム１の長手方向の断面を
示す。感光ドラム１は、円筒アルミニウム基体１ａ、及
び有機光導電体層（ＯＰＣ）、セレン、アモルファスシ
リコン、Ｚｎ０等からなる感光体層（厚さ２０μｍ）１
ｂより形成されている。

【００３１】本実施例においては、この円筒アルミニウ
ム基体１ａと感光体層１ｂとの間に有機導電体層１３が
あり、これによって、感光ドラム１の長手方向中央部の
外径Ｒ１を端部の外径Ｒ２よりも大きくしている。詳し
くは、有機導電体層１３は外径２９．９８０ｍｍの円筒
アルミニウム基体１ａに対して、長手方向両端部から中
央部に向けて０μｍから２０μｍの厚みに徐々に厚く塗
布されている。

【００３２】感光体層１ｂは２０μｍであるから、感光
ドラム１の両端部での外径Ｒ２は３０．０００ｍｍであ
り、中央部での外径Ｒ１は３０．０２０ｍｍとなる。す
なわち、感光ドラム１は、その外径寸法が両端部よりも
中央部にて大きい（Ｒ１＞Ｒ２）、いわゆるクラウン形
状に形成されている。いいかえると、クラウン形状の感
光ドラム１は、その外径が長手方向中央部から両端部に
向けて漸減するように構成されている。

【００３３】そして帯電ローラ２の芯金２ａの両端部を
導電性軸受３で回転自在に軸受保持した上、帯電ローラ
２長手方向が感光ドラム１の母線方向に平行になるよう
に維持した状態で、帯電ローラ２を感光ドラム１表面に
接触させる。さらに帯電ローラ２の両端部の軸受３を導
電性加圧ばね５で感光ドラム１方向へ所定の加圧力Ｆを
もって当接させる。このようにすることによって、感光
ドラム１と帯電ローラ２との間に帯状の接触ニップ部Ｎ
を形成する。本実施例においては、加圧ばね５のばね定
数は片側０．１２５ｋｇ／ｍｍであり、４．０ｍｍ縮め
ることにより、０．５ｋｇの加圧力Ｆで加圧している。
帯電ローラ２は本実施例では、感光ドラム１の回転駆動
に伴い、従動回転するように構成されている。

【００３４】この帯電ローラ２にはバイアス電源１１か
ら所定のバイアス電圧が導電性の加圧ばね５、軸受３、
芯金２ａを介して印加され、これによって感光ドラム１
は、その表面が所定の極性・電位で接触帯電処理され
る。本実施例では、負帯電である。

【００３５】ここで、感光ドラム１は前述したようにク
ラウン形状のもので、すなわち長手方向中央部から両端
部に向かうにしたがい下り傾斜となっている。そこで、
帯電ローラ２を、その両端部において加圧力Ｆを加えて
感光ドラム１表面に、圧縮弾性に抗して加圧当接させて
いるので、帯電ローラ２と感光ドラム１との接触ニップ
部Ｎは、その長手方向に沿う各部に関して、図３に示す
ように接触ニップ幅及び押圧力がほぼ均一化される。

【００３６】このため帯電ローラ２は、回転中において
も、両端などに部分的に強い圧力が加わらないため、高
温・高湿環境下においても両端部にトナー融着が発生し
なくなった。また感光ドラム１がクラウン形状に形成さ
れていることから、従来、帯電ローラ２のたわみ、曲が
り等によって感光ドラム１中央部で発生しがちであった
帯電不良現象も発生しなくなった。

【００３７】しかし、感光ドラム１の中央部の外径Ｒ１
と端部の外径Ｒ２の大きさについて、両者の差（Ｒ１−
Ｒ２）が８μｍに満たない場合では、両端部における接
触ニップ幅・押圧力が増加し、帯電ローラ２両端部にお
いてトナー融着が発生する。さらに、押圧力の低い帯電
ローラ２中央部では帯電不良が発生しやすくなる。一
方、感光ドラム１の中央部の外径Ｒ１と端部の外径Ｒ２
との差が３ｍｍ以上になると、今度は、帯電ローラ２の
両端部への加圧が左右で不安定になって、どちらか一方
の端部で帯電不良が発生したり、中央部でトナー融着が
発生したりする。なお、本実施例では、感光ドラム１の
長手方向の長さＬを２６０ｍｍに設定しており、また、
感光ドラム１の両端部に対する中央部の膨らみ（Ｒ１−
Ｒ２）が８μｍ〜３ｍｍの範囲で、帯電不良等を有効に
防止することができた。これらの関係を一般化すると、
感光ドラム１中央部の膨らみについて、３×１０^-5Ｌ＜
（Ｒ１−Ｒ２）＜１×１０^-2Ｌの関係が得られ、感光ド
ラム１の長さＬや、中央部の膨らみ（Ｒ１−Ｒ２）を上
述の式を満たすように設定するときは、トナー融着と帯
電不良とを同時に防止することができた。 〈実施例２〉図４、図５に、実施例２の感光ドラム１５
の構成を示す。

【００３８】本実施例は、図４に示すように感光ドラム
１５として、円筒アルミニウム基体１５ａが長手方向中
央部で両端部より外径が太くなっているものであり、円
筒アルミニウム基体１５ａの内径φ１２．９３０ｍｍ
（厚み５０μｍ）に対し、２０μｍ大きい外径１２．９
５０ｍｍの円盤１６を中央部に圧入したものである。こ
の円盤１６は感光ドラム１５の使用後も再生可能なよう
に、同じ材質のアルミニウムである。また、感光体層１
５ｂはこの円盤１６を圧入した後に厚み２０μｍに一様
に塗布している。

【００３９】この感光ドラム１５も両端部の外径Ｒ２は
３０．０００ｍｍで、中央部の外径Ｒ１はφ３０．０２
０ｍｍとなり、クラウン形状をしている。

【００４０】したがって、帯電ローラ２を、その長手方
向両端部において加圧力Ｆを加えて感光ドラム１５表面
に圧縮弾性に抗して加圧当接すると、帯電ローラ２と感
光ドラム１５との接触ニップ部Ｎはその長手方向に沿う
各部に関して図５に示すように接触ニップ幅と圧接力と
がほぼ均一化される。 〈実施例３〉（第４図） 図６、図７に、実施例３の感光ドラム１７の構成を示
す。

【００４１】本実施例は、図６に示すように、感光ドラ
ム１７として、円筒アルミニウム基体１７ａの外周に塗
布している感光体層１７ｂを、長手方向中央部では両端
部より厚くしているものである。

【００４２】詳しくは、外径２９．９８０ｍｍの円筒ア
ルミニウム基体１７ａに対し、両端から中央部にかけ
て、２０μｍから４０μｍの厚みに徐々に厚く感光体層
１７ｂを塗布している。

【００４３】この感光ドラム１７も両端部の外径Ｒ２は
３０．０００ｍｍで、中央部の外径Ｒ１は３０．０２０
ｍｍとなり、クラウン形状をしている。

【００４４】よって、帯電ローラ２の長手方向両端部に
おいて加圧力Ｆを加えて感光ドラム１７面に圧縮弾性に
抗して加圧当接すると、帯電ローラ２と感光ドラム１７
との接触ニップ部Ｎはその長手方向に沿う各部に関して
図７に示すように接触ニップ幅と圧接力とがほぼ均一化
される。 〈実施例４〉図８、図９、図１０に、実施例４の接触帯
電部材の構成を示す。

【００４５】本実施例は、実施例１ないし実施例３では
接触帯電部材として帯電ローラ２を用いていたのとは異
なり、非回転の横長パット状の部材２０Ａを使用し、そ
の芯金２０ａの両端部を加圧ばね２５で、実施例１と同
様に感光ドラム１方向へ加圧当接させたものである。

【００４６】図８は接触帯電部材２０Ａの一部切欠側面
図、図９は感光ドラム１に対する押圧状態の一部切欠長
手正面図を示している。

【００４７】２０ｂは導電性ゴム層、２０ｃは表面抵抗
層であり、それぞれ図１１の従来例で説明したものと同
様の材質である。

【００４８】この接触帯電部材２０Ａは感光ドラム１と
の接触面が圧縮弾性を有し、また、図９に示すように、
感光ドラム１は中央部から両端部へ向かうに従い下り傾
斜面となっている。

【００４９】この接触帯電部材２０Ａをその長手方向両
端部において圧接力Ｆを加えて感光ドラム１表面に圧縮
弾性に抗して加圧押圧させると、接触帯電部材２０Ａと
感光ドラム１との接触ニップ部Ｎはその長手方向に沿う
各部に関して図１０に示すような均一な接触ニップ幅と
なり、これによって両者の圧接力は均一なものとなり、
帯電不良に基づく画像不良を防止することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
接触帯電部材を接触させて帯電する被帯電体をクラウン
形状に形成することによって、被帯電体と接触帯電部材
との接触ニップ部の幅を接触ニップ部の長手方向に沿う
各部においてほぼ同じ幅に均一化することができ、被帯
電体に対する接触帯電部材の押圧力もほぼ均一にするこ
とができる。

【００５１】したがって、従来のように、接触ニップ部
の中央部でのニップ幅や押圧力を十分に確保するために
接触帯電部材両端部の加圧力を増大化していたことに伴
うトナー融着や、その他加圧調整不足による中央部での
帯電不良を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の画像形成装置の概略を示す図。

【図２】同じく感光ドラムと帯電ローラとの構成を示す
一部破断正面図。

【図３】同じく感光ドラムによって形成される接触ニッ
プ部を示す図。

【図４】実施例２の感光ドラムと帯電ローラとの構成を
示す一部破断正面図。

【図５】同じく感光ドラムによって形成される接触ニッ
プ部を示す図。

【図６】実施例３の感光ドラムと帯電ローラとの構成を
示す一部破断正面図。

【図７】同じく感光ドラムによって形成される接触ニッ
プ部を示す図。

【図８】実施例４の接触帯電部材の一部破断側面図。

【図９】同じく感光ドラムと帯電ローラとの構成を示す
一部破断正面図。

【図１０】同じく感光ドラムと帯電ローラとの構成を示
す一部破断正面図。

【図１１】従来の接触帯電部材の一部破断側面図。

【図１２】同じく接触帯電部材の一部破断正面図。

【図１３】同じく感光ドラムによって形成される接触ニ
ップ部を示す図。

【図１４】同じく画像不良を示す図。

【図１５】同じく他の接触帯電部材の一部破断側面図。

【図１６】同じく他の接触帯電部材の一部破断正面図。

【符号の説明】

１ 被帯電体（像担持体、感光ドラム） ２ 接触帯電部材（帯電ローラ） Ｒ１ 被帯電体（感光ドラム）中央部の外径 Ｒ２ 被帯電体（感光ドラム）両端部の外径 Ｌ 被帯電体（感光ドラム）の長手方向の長さ Ｎ 接触ニップ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の被帯電体に接触帯電部材を当接
   させて帯状の接触ニップ部を形成し、前記被帯電体を回
   転させるとともに前記接触帯電部材に電圧を印加して前
   記接触ニップ部を介して、前記被帯電体を均一に帯電す
   る画像形成装置において、 前記被帯電体の外径を、該被帯電体の長手方向の中央部
   から両端部に向けて漸減させてなる、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記被帯電体の長手方向の長さをＬ、中
   央部の外径をＲ１、端部の外径をＲ２としたとき、該被
   帯電体の中央部の膨らみ（Ｒ１−Ｒ２）を、 ３×１０^-5Ｌ＜（Ｒ１−Ｒ２）＜１×１０^-2Ｌ の関係を満たすように設定する、 ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。