JPH07168422A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯電ローラ表面を傷つけることなく、かつ清
掃部材の当接圧の調整も必要とせずに、帯電ローラ表面
のすじ汚れによる帯電むらの発生を防止する。 【構成】 ブラシ部材１３を、帯電ローラに対向する位
置に設置するとともに、ブラシ部材の繊維状物の中間部
分が前記帯電ローラの表面と接触する状態に、ブラシ部
材と帯電ローラとの間隔を定める。繊維状物を電気絶縁
性材料で構成する。繊維状物の毛足長さを、その基部か
ら帯電ローラ表面までの間隔の２．５倍以上にする。ブ
ラシ部材の外側をケーシングによって三方から囲む。ブ
ラシ部材を揺動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接触帯電部材を有する
画像形成装置に関し、特に、形成画像のすじ状汚れの防
止対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】カールソンプロセスに代表される電子写
真方式の一般的な画像形成装置では、感光体を一様に帯
電するために、非接触帯電方式であるコロナ放電方式が
用いられている。ところが、コロナ放電方式ではコロナ
ワイヤと呼ばれる３０〜１００μｍのタングステンワイ
ヤに高電圧を印加して放電を行うため、空気がイオン化
され大量のオゾンや酸化窒素が形成されてしまう。この
オゾン等は人体に有害であるばかりか、感光体や機械に
もダメージを与えてしまう。またオゾンはマイナス放電
を行った場合に特に顕著に発生し、近年感光体がマイナ
ス帯電用の有機感光体になってきたこと、画像形成装置
から排出される発生ガスに対する環境基準が厳しくなっ
てきたことと併せて深刻な問題となっている。

【０００３】そこで、感光体に帯電部材を接触させて帯
電を行う接触帯電方式が提案されている。この方式は、
帯電部材に印加するための電圧が少なくてすみ、かつオ
ゾンの発生量が非常に少ないという利点があるため、す
でにローラ状の接触帯電部材として商品化が始まってい
る。

【０００４】しかしながらこの接触帯電方式では帯電の
均一性という点においては、コロナワイヤに道をゆずら
ざるを得ないのが現状である。この帯電の均一性を改善
するために、例えば特開昭６３−１４９６６８号公報で
は、帯電部材に直流電圧印加時の帯電開始電圧の２倍以
上のピーク間電圧を持つ交流電圧を重畳させて帯電の均
一性が改善することを提案している。しかしながらこの
方法では、電圧印加電源が大型化してしまうとか、交流
印加による高周波音が発生するとか、電圧が有効に使え
ないためにオゾンの発生が増加してしまうといった問題
がある。又、交流電源を用いるため、帯電部材の制約を
受けにくくなったものの、振動電界によりトナーがかえ
って帯電部材に融着しやすくなるという問題が発生す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、交流電圧を使
わずに直流電圧のみで均一な帯電を実現することが検討
されているが、自ずと帯電部材の材料の制約をうけてし
まう。また材料として均一性の良い材料が見つかったと
しても、帯電部材は常に感光体と接触するので、トナー
が帯電部材に付着するのは避けられない。

【０００６】一般に電子写真方式では、転写後の感光体
上の残留トナーを除去する為にクリーニング装置が設置
してある。また、コストと性能の両面が考慮された結
果、現状ではブレードクリーニング方式が主流をなして
いるのは公知のことである。このブレードクリーニング
方式では、ゴムブレードを感光体に一定圧で当接させて
いるため、感光体とブレードとの摩擦によって、ブレー
ド先端（エッヂ）は動作中は常時微小な機械振動を繰り
返す。この微小振動が、ブレード入側に到達する感光体
上の残留トナー量の変動，装置本体の他部材の機械振動
との共振，温湿度の変化等の影響で増幅されると、この
ブレードの振動に伴なって、瞬間的にクリーニング不良
状態が生じ、残留トナーをブレードの下流に漏らすこと
がある。また、クリーニング不良が生じる位置は、ブレ
ード長手方向の特定の部分（複数の場合も有り）だけに
集中し易い。そのため、ブレードの下流に漏れたトナ−
は、すじ状の塊となって、帯電ローラに到達する。この
ようにすじ状の塊を形成するトナ−は、帯電ローラに部
分的な抵抗変化を生じさせるため、それによって感光体
に帯電むらが生じ、その結果、特にハーフトーン画像に
対しては、すじ状の白抜けが発生し易い。

【０００７】そこで、例えば特開平０３−１０１７６８
号公報では、帯電ローラの表面を清掃するために、発泡
ポリウレタンや発泡ポリエチレンでなるスポンジ材を帯
電ローラに当接させてローラ表面を清掃することを提案
している。

【０００８】しかしながら、帯電ローラ表面は一般的に
樹脂，ゴム等で形成されているので、この表面に付着し
たトナーを除去するのは非常に難しい。即ち、スポンジ
材を帯電ローラに強く当てればトナーはとれるがローラ
表面を傷つけ易く、またローラ表面を傷付けないよう
に、スポンジ材を軽く当てると、帯電ローラ表面にトナ
ーがすじ状に残ってしまう。従って、スポンジ材と帯電
ローラ表面との当接圧の調整も非常に難しい。

【０００９】従って本発明は、帯電ローラ表面を傷つけ
ることなく、かつ清掃部材の当接圧の調整も必要とせず
に、帯電ローラ表面のすじ汚れによる帯電むらの発生を
防止することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、画像を形成する感光体の表面と
接触した状態でそれを帯電させる帯電ローラ（１１）を
備える画像形成装置において：多数の繊維状物（１３
ａ）で構成されるブラシ部材（１３）を、前記帯電ロー
ラに対向する位置に設置するとともに、前記繊維状物の
中間部分が前記帯電ローラの表面と接触する状態に、前
記ブラシ部材と前記帯電ローラとの間隔を定める支持部
材（２０）、を設ける。

【００１１】また請求項２の発明では、前記ブラシ部材
の繊維状物を、電気絶縁性材料で構成する。

【００１２】また請求項３の発明では、前記ブラシ部材
の繊維状物の毛足長さを、該繊維状物の基部から前記帯
電ローラ表面までの間隔の２．５倍以上に定める。

【００１３】また請求項４の発明では、前記ブラシ部材
の外側に、それを三方から囲む形で配置したケーシング
（１３ｄ）を設け、該ケーシングの側壁によってブラシ
部材の繊維状物を前記帯電ローラの表面に押圧するよう
に構成する。

【００１４】また請求項５の発明では、前記ケーシング
及びブラシ部材を前記帯電ローラに対してその軸方向に
揺動する、揺動手段（６ａ，１３ｅ，１３ｆ）を設け
る。

【００１５】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。

【００１６】

【作用】本発明においては、ブラシ部材（１３）を構成
する繊維状物の中間部分が帯電ローラの表面と接触する
ように、ブラシ部材が帯電ローラに対向して配置され
る。即ち、ブラシ部材の繊維状物は、例えば図２に示す
ように、帯電ローラを包み込むように腹当たり状態で帯
電ローラに当接する。

【００１７】帯電ローラの上流で感光体上の残留トナ−
を回収するクリーニングブレードの振動が突発的に変化
すると、トナ−の塊がすじ状になって帯電ローラに到達
する。しかし本発明では、ブラシ部材の繊維状物が重な
って帯電ローラを腹当たり状態で押圧しているので、こ
の繊維状物によって、トナ−の塊は帯電ローラ上でその
芯金の軸方向にならされる（分散される）現象が生じ
る。このため、帯電ローラ上に付着したトナ−は、塊が
分解されて密度が小さくなり、はっきりとした非付着部
と付着部の境界はなくなる。このような状態で画像形成
を実施しても、画像上にすじ状の白抜けは発生しないこ
とが確認されている。

【００１８】クリーニングブレードの突発的な振動変化
によるすじ状のトナ−漏れは、その発生状態からも判る
ように、同一箇所から継続的に漏れるわけではないの
で、すじ状トナーの付着は一時的であり、その量はごく
僅かであることが判っている。また帯電ローラは、トナ
ーの付着部と非付着部との境界がはっきりしている時に
は、付着量が少なくてもすじ部に対応して帯電不良を発
生させるが、均一にトナーで汚れている場合には、付着
量が相当多くなってはじめて帯電効率が低下し始めるこ
とが確認されている。従って本発明によれば、画像不良
の発生を防止しうる。また本発明では、ブラシ部材を腹
当たり状に帯電ローラに当てているので、当接圧を強め
に設定してもローラ表面を傷つけることがなく、かつ圧
設定を余裕度のあるものにできる。従って特別な調整は
不要である。

【００１９】本発明の他の目的及び特徴については、以
下に示す実施例の説明により明らかになろう。

【００２０】

【実施例】実施例の画像形成装置の主要部構成の概略を
図１に示す。図１を参照してこの装置を説明する。ドラ
ム状の感光体６の周囲には、接触帯電装置１，現像装置
２，転写分離装置３，感光体クリーニング装置４，及び
感光体除電装置５が設置されている。接触帯電装置１
は、感光体６の表面と常時接触する帯電ロ−ラ１１を備
えている。

【００２１】接触帯電装置１に電圧が印加されると、感
光体６と帯電ロ−ラ１１との微少ギャップ間で放電が生
じる。この放電によって、感光体６の表面は一様の電位
に帯電する。帯電電位は、接触帯電装置への印加電圧及
び感光層の膜厚に応じて定まる。帯電された感光体上
に、接触帯電装置１の下流に位置する露光装置（図示せ
ず）により潜像が書きこまれる。この潜像は、更に下流
に位置する現像装置２によって顕像化される。この感光
体上の顕像は、転写分離装置３によって転写紙上に転写
され、その後転写紙は感光体から分離される。感光体６
上に残ったトナーはクリーニング装置４によって除去さ
れる。クリーニングの後、除電装置５により感光体６の
表面は略０Ｖに除電される。これらのサイクルを繰り返
すことにより画像形成が行われる。

【００２２】図１の接触帯電装置１の構成を図２に示
す。図２を参照して説明する。帯電ローラ１１は、金属
製の芯金１１ｂの回りに中抵抗の導電性ゴム部材１１ａ
を接着してロ−ラ状に形成してある。帯電ローラ１１に
は、芯金１１ｂを介して電源１２から直流電圧が印加さ
れる。芯金１１ｂの両端は軸受１４によって回動自在に
支持されており、また軸受１４は加圧スプリング１によ
り下方に押圧されている。従って、軸受１４で支持され
た帯電ローラ１１の表面は、感光体６の表面に押圧され
る。この押圧によって感光体６と帯電ローラ１１との間
に摩擦力が生じるので、画像形成時に感光体６を回転駆
動すると、それに伴なって帯電ローラ１１が連れ廻りす
る。

【００２３】帯電ローラ１１の上方には、支持部材１３
ｃが、帯電ローラの表面と一定の間隔をもって配置され
ている。この間隔はスペ−サ２０により定まる。支持部
材１３ｃの凹部には、ブラシ部材１３の基布１３ｂが接
着されている。基布１３ｂにはブラシ繊維１３ａが植毛
されている。ブラシ繊維１３ａの毛足の長さは、帯電ロ
ーラ１１の表面とブラシ基布１３ｂとの間隔（以下、
「ギャップ」と称す）よりも十分に長くなっており、図
２に示すように、ブラシ繊維１３ａは帯電ローラ１１に
腹当たり状態で接触するように構成されている。ブラシ
部材１３の帯電ローラ１１への押圧力は、ギャップの大
きさとそこに挟まれているブラシ繊維１３ａの密度によ
るが、連れ廻りに支障がない程度まで、ギャップを小さ
くして押圧力を強くしてある。

【００２４】帯電ローラ１１の上流で感光体６上の残留
トナ−を回収するクリーニングブレードの振動が突発的
に変化すると、トナ−の塊がすじ状になって帯電ローラ
１１に到達する。しかしこの実施例では、ブラシ部材１
３の繊維１３ａが重なって帯電ローラ１１を腹当たり状
態で押圧しているので、このブラシ繊維１３ａによっ
て、トナ−の塊は帯電ローラ１１上でその芯金の軸方向
にならされる（分散される）現象が生じる。このため、
帯電ローラ１１上に付着したトナ−は、塊が分解されて
密度が小さくなり、はっきりとした非付着部と付着部の
境界はなくなる。このような状態で画像形成を実施する
場合には、形成する画像上にすじ状の白抜けは発生しな
いことが確認された。

【００２５】クリーニングブレードの突発的な振動変化
によるすじ状のトナ−漏れは、その発生状態からも判る
ように、同一箇所から継続的に漏れるわけではないの
で、すじ状トナーの付着は一時的であり、その量はごく
僅かである。また帯電ローラ１１上で、トナーの付着部
と非付着部との境界がはっきりしている時には、付着量
が少なくてもすじ部に対応して帯電不良が発生するが、
均一にトナーで汚れている場合には、付着量が相当多く
なってはじめて帯電効率が低下し始める。従って画像不
良の発生が防止される。また、ブラシ部材を腹当たり状
に帯電ローラに当てているので、当接圧を強めに設定し
てもローラ表面を傷つけることがなく、かつ圧設定を余
裕度のあるものにできる。従って特別な調整は不要であ
る。

【００２６】上記実施例と１つの比較例について、すじ
画像発生までの推移について実験を実施した。比較例
は、ブラシ部材１３が外された他は実施例と同一の構成
とした。実験の条件は以下の通りである。また、実験の
結果を次の表１に示す。

【００２７】感光体 ：ＯＰＣ 感光体線速 ：１２０mm／sec 帯電ローラ ：芯金＋中抵抗弾性ロー
ラ 帯電印加電圧 ：−１５００Ｖ 通紙枚数 ：２００００枚 通紙サイズ ：Ａ４ 現像方式 ：乾式２成分 クリーニング方式 ：カウンターブレード ブラシ材質 ：導電性アクリルカーボ
ン繊維 ブラシ植毛密度 ：３００００／inch² ブラシ毛足長さ ：８mm 帯電ローラ／ブラシ基布間隔 ：４mm （ギャップ）

【００２８】

【表１】

【００２９】表１からわかるように、ブラシ部材１３が
ない時には、帯電ローラ上の黒すじ発生と同時に、画像
上に白すじが発生しているが、実施例では帯電ローラ上
のすじ発生と関係なく、画像上の白すじは２００００枚
まで未発生だった。

【００３０】またこの実施例において、ブラシ部材１３
の材質としては絶縁性のもの、即ちフッ素系，アクリル
系，ナイロン系等の樹脂繊維を用いた。これにより、ブ
ラシ部材１３に万一毛抜けが生じ、それが下流の電圧印
加部（現像部、転写部、分離部等）に侵入した場合で
も、漏れ電流の発生を防止しうる。

【００３１】ところで、経時変化により、クリーニング
ブレードの摩耗が進行し、肉眼では検出できないまでも
クリーニングブレードからの漏れトナー量はしだいに増
大する。実際、上記実験では、実施例の構成でも、２２
０００枚の通紙時点で、帯電ローラ上の黒すじに対応し
て画像上に白すじが発生した。

【００３２】このような経時変化による特性の劣化は、
ブラシ繊維１３ａの帯電ローラ１１に対する腹当たり状
態での接触確率の変化に要因があるものと考えられる。
それを確認するために、ブラシ繊維１３ａの毛足長さの
水準を変化させ、腹当たり状態での接触確率を変化させ
る実験を行った。

【００３３】また、実験の結果を次の表２に示す。実験
の条件は、次に示す毛足長さ及び通紙枚数以外は、前記
実験と同一である。

【００３４】通紙枚数：４００００枚 水準１ ：毛足長さ４．５mm 水準２ ：毛足長さ８mm（表１の実施例と同一） 水準３ ：毛足長さ１０mm 水準４ ：毛足長さ１５mm 水準５ ：毛足長さ２０ｍｍ 水準６ ：ローラ当接部材無し（表１の比較例と同一）

【００３５】

【表２】

【００３６】表２からわかるように、水準１では白スジ
発生を防止する効果はない。即ち、毛足長さが短いと、
ブラシ繊維１３ａの帯電ローラ１１と当接する中間部分
が短く、接触確率が低くなるためである。また、毛足長
さ１２ｍｍ以上では、長さを変化させても性能の変化は
ない。

【００３７】次にギャップを小さくした別の実施例につ
いて、ブラシ毛足長さとスジ画像発生時期との関係につ
いて実験を実施した。条件は、次に示すギャップ以外は
上記実験と同一である。また、実験の結果を次の表３に
示す。

【００３８】ギャップ：２．５mm 水準１ ：毛足長さ４．５mm 水準２ ：毛足長さ７．５mm 水準３ ：毛足長さ１２mm 水準４ ：毛足長さ１５mm 水準５ ：ローラ当接部材無し

【００３９】

【表３】

【００４０】上記表３からわかるように、表２の実験で
ＮＧであった４．５mmについても、この実験では白スジ
防止の効果があった。また毛足長さ７．５mm以上では、
長さを変更しても性能の変化はない。

【００４１】上記表２及び表３に示す実験の結果から推
察すると、帯電ローラ１１の表面とブラシ基布１３ｂと
の間隔に対して、ブラシ繊維１３ａの毛足の長さが２．
５倍以上であれば、ブラシ繊維１３ａの腹当たりの最適
条件となり、最高の性能を発揮することが出来るといえ
る。即ちそれによって、画像上の黒すじ発生防止効果を
長時間持続させうる。

【００４２】もう１つの実施例の構成を図３に示す。図
３を参照して説明する。この実施例は、ブラシ基布１３
ｂを支持する部材が、ブラシ繊維１３ａを３方向から囲
むハウジング１３ｄに変更された以外は、図２と同一の
構成になっている。この実施例では、ハウジング１３ｄ
の側面がブラシ繊維１３ａを帯電ローラ１１に押しつけ
るよう構成されているので、結果的にブラシ繊維１３ａ
を腹当たりで強く帯電ローラ１１に押圧出来る領域が、
前記実施例の構成に比べてはるかに大きくとれている。
これにより効果を高めることが出来る。

【００４３】尚、ハウジングの内側３面全てにブラシ部
材を張り付けても同様の効果が得られると予想できる
が、同一の効果を得るのに３倍の部材が必要になるの
で、構成が複雑になる。

【００４４】もう１つの実施例の構成を図４に示す。図
４において、構成の大部分は図２又は図３と同一になっ
ており、同一の符号が付してある。図４を参照し、変更
した部分のみについて説明する。

【００４５】ハウジング１３ｄの一端から揺動ピン支持
部材１３ｅが延びており、その先端近傍で揺動ピン１３
ｆを支持している。揺動ピン１３ｆは、支持されていな
い一端を、感光体６の回転軸方向に延ばし、その先端を
感光体フランジ６ａの揺動溝に係合させてある。揺動ピ
ン１３ｆの先端は、滑りを円滑に行えるように丸くなっ
ている。揺動ピン１３ｆの材質として、含油樹脂が用い
てある。また、フランジの揺動溝も滑りを妨げぬよう
に、含油樹脂で構成されている。なお、潤滑油を溝に塗
布するように変更しても良い。

【００４６】このように構成することで、感光体６の回
転周期に動期して、ハウジング１３ｄ及びその内部の繊
維１３ａが帯電ローラ１１に対して芯金の軸方向に揺動
することになる。この現象によって、すじジ状トナーを
ならす方向に、ブラシに強制力を加えることになるの
で、ならし効果は更に向上する。

【００４７】図３及び図４の構成の効果を確認するため
に１つの実験を実施した。実験の条件は、次に示す通紙
枚数、毛足長さ以外は表２の場合と同一とした。また、
実験の結果を次の表４に示す。

【００４８】 通紙枚数：１２００００枚（ギャップ４mm） 毛足長さ：１０mm 水準１ ：図２の実施例 水準２ ：図３の実施例 水準３ ：図４の実施例

【００４９】

【表４】

【００５０】表４からわかるように、図２の実施例，図
３の実施例，図４の実施例、の順ですじ画像防止の効果
が向上している。

【００５１】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、ブラシ部
材の繊維状物が重なって帯電ローラを腹当たり状態で押
圧しているので、この繊維状物によって、トナ−の塊は
帯電ローラ上でその芯金の軸方向にならされる。このた
め、帯電ローラ上に付着したトナ−は、塊が分解されて
密度が小さくなり、はっきりとした非付着部と付着部の
境界はなくなる。このような状態で画像形成を実施して
も、画像上にすじ状の白抜けは発生しない。また当接圧
を強めに設定してもローラ表面を傷つけることがなく、
かつ圧設定を余裕度のあるものにできる。

【００５２】また請求項２によれば、ブラシ部材が絶縁
性部材であるため、万一の毛抜けに対してもリーク防止
を図ることができる。

【００５３】また請求項３によれば、ブラシの帯電ロー
ラへの腹当たり状態での接触確率が増大するため、画像
上に白すじが発生するのを防止する効果が高い。

【００５４】また請求項４によれば、ブラシ繊維を帯電
ローラへ押圧する領域を広くなり、ブラシの帯電ローラ
への腹当たり状態での接触確率が増大するので、画像上
に白すじが発生するのを防止する効果が高い。

【００５５】また請求項５によれば、ブラシを帯電ロー
ラの軸方向に揺動するので、ローラ上のスジ状トナーを
ならす効果に強制力を加えることができ、画像上に白す
じが発生するのを防止する効果を長く維持することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の画像形成装置の主要部を示す正面図
である。

【図２】 図１の装置の一部分を示し、（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面図である。

【図３】 第２実施例の帯電ロ−ラの近傍を示す正面図
である。

【図４】 第３実施例の帯電ロ−ラの近傍を示す側面図
である。

【符号の説明】

１：接触帯電装置 ２：現像装置 ３：転写分離装置 ４：感光体クリーニ
ング装置 ５：感光体除電装置 ６：感光体 ６ａ：揺動溝付きフランジ １１：帯電ローラ １１ａ：導電性ゴム部材 １１ｂ：芯金 １２：電源 １３：ブラシ部材 １３ａ：ブラシ繊維 １３ｂ：基布 １３ｃ：支持部材 １３ｄ：ハウジング １３ｅ：揺動ピン支持部材 １３ｆ：揺動ピン １４：軸受 １５：加圧スプリン
グ ２０：スペ−サ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松 本 健 太 郎 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 高 橋 貞 夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 宮 下 義 明 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 田 渕 健 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を形成する感光体の表面と接触した
   状態でそれを帯電させる帯電ローラを備える画像形成装
   置において：多数の繊維状物で構成されるブラシ部材
   を、前記帯電ローラに対向する位置に設置するととも
   に、前記繊維状物の中間部分が前記帯電ローラの表面と
   接触する状態に、前記ブラシ部材と前記帯電ローラとの
   間隔を定める支持部材、を設けたことを特徴とする画像
   形成装置。
2. 【請求項２】 前記ブラシ部材の繊維状物は、電気絶縁
   性材料から成る、前記請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記ブラシ部材の繊維状物の毛足長さ
   を、該繊維状物の基部から前記帯電ローラ表面までの間
   隔の２．５倍以上に定めた、前記請求項１又は請求項２
   記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記ブラシ部材の外側に、それを三方か
   ら囲む形で配置したケーシングを備え、該ケーシングの
   側壁によってブラシ部材の繊維状物を前記帯電ローラの
   表面に押圧する、前記請求項３記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記ケーシング及びブラシ部材を前記帯
   電ローラに対してその軸方向に揺動する、揺動手段を設
   けた、前記請求項４記載の画像形成装置。