JPH09127768A

JPH09127768A - 帯電装置

Info

Publication number: JPH09127768A
Application number: JP28209395A
Authority: JP
Inventors: Youjirou Satou; 謡次郎佐藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1997-05-16
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JP3261027B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、帯電ローラのクリーニングをいかな
る環境下であっても安定しておこなうことのできる帯電
装置を提供することを目的とする。【解決手段】帯電ローラ４のクリーニングを行うクリ
ーニングローラ５を導電性の弾性ローラで形成し、該ク
リーニングローラを接地するとともに、帯電ローラとの
当接位置で順方向に回転する方向に、前記弾性ローラを
駆動回転させ、更に前記接触位置における弾性ローラの
周速を帯電ローラの周速より大になるよう弾性ローラの
回転数を設定した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，電子写真方式を用
いた、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の機器に於い
て、帯電ローラを感光体表面に当接させる事により、帯
電処理を行う帯電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式を用いた画像形成装
置に於ける感光体等の被帯電体に対して帯電処理を行う
手段として、コロナ放電を利用したスコロトロン方式が
一般的に採用されてきた。このスコロトロン方式は被帯
電面を均一に帯電させるために非常に有効な手段である
が、高圧電源を必要とし、コロナ放電によって多量のオ
ゾンを発生させるため、画像形成に対する影響もさるこ
とながら、人体への影響も懸念されている。

【０００３】そこで、現在ではこのスコロトロン方式に
代わって、オゾンの発生が少なく、比較的低電圧でも所
定の電位を得ることのできる接触帯電方式が注目されつ
つある。この接触帯電方式は、バイアス電圧を印加した
帯電部材を被帯電体に直接当接させた上、相対的に移動
させ、これによって被帯電面を所定の電位に帯電する方
式で、該帯電部材として弾性ローラを用いたものが一般
的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように接触帯電方
式は有用な帯電手段であるが、帯電部材が初期の段階で
汚染されてしまうという被帯電面に接触しているが故の
欠点を抱えているため、長期にわたって、帯電装置を利
用するためには何らかの対策が必要となってくる。例え
ば、クリーニングブレードの潤滑剤として使用されてい
るポリフッ化ビニリデンや、クリーニングブレードをす
り抜けてくるトナーなどの高抵抗の異物が帯電部材に付
着するとその部分に帯電不良が生じ、縦スジなどの画像
不良が発生する。あるいは、紙粉等の低抵抗の異物が付
着した場合は高湿下での異常放電や、画像流れの原因と
なる。また、これらの異物が長期にわたって帯電部材に
付着したまま存在すると、経時的に帯電部材やドラム表
面に傷を付けることとなり、スジ状の画像欠陥が発生し
てしまう。従って、長期にわたって帯電装置を使用する
場合、帯電部材の効果的なクリーニングが常に不可欠な
ものとなってくる。

【０００５】しかしながら、帯電部材をクリーニングを
行う場合には帯電部材にクリーニングブレード等のクリ
ーニング部材を当接させて摺擦させながらクリーニング
を行うため、特に低温環境において帯電部材の表面，ク
リーニング部材が摩擦帯電し易く、トナーや紙粉等の帯
電粒子が吸着してクリーニング性能の低下が問題となっ
ていた。

【０００６】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、本発明の目的はいかなる環境下であっても帯電ロ
ーラのクリーニングを安定して行う事のできる帯電装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ために本発明は、回転駆動する感光体に当接して従動回
転を行う帯電ローラと、該帯電ローラの帯電面に弾性的
に当接させ、回転駆動させることにより前記帯電面をク
リーニングするクリーニングローラとを備えた帯電装置
において、前記クリーニングローラは金属コアの周囲を
弾力性のある導電性部材で包被して、前記金属コアから
前記導電性部材を介して電気的に接地して構成するとと
もに、互いに回転する前記帯電ローラと前記クリーニン
グローラとの当接位置で一定の周速差を有するように前
記弾性ローラの回転駆動を制御した構成とする。

【０００８】導電性部材を前記の値に設定して、電気的
に接地して構成することによって、帯電ローラの外周面
を摺擦したときに生じる摩擦帯電を抑えることが出来
る。また、クリーニングローラの周速が帯電ローラの周
速より大きく設定し、帯電ローラを安定して回転させる
ため帯電ローラと弾性部材との周速比はできるだけ小さ
い方がよく２未満であるのが望ましい。さらに、クリー
ニングローラの回転方向は帯電ローラの回転に極度の負
荷をかけないために、帯電ローラの回転方向に対して順
方向でなければならない。

【０００９】前記導電性部材の抵抗値を１０⁸Ω以下に
設定するとともに、前記帯電ローラから定電圧制御によ
り感光体に帯電させることで、感光体により一定の帯電
量が得られる。導電性部材の材料については、導電処理
された発泡ポリウレタン等のスポンジ材が好適で、トナ
ー等の付着物を効率的にクリーニングするには、１イン
チ当たりのセル数が２０〜６０個の範囲が適当であり、
前記セル数の多いものを使用すると、かき取った異物を
弾性部材の中に取り込むことが出来ず、弾性部材の表面
に残った異物が帯電ローラに擦り付けられてかえって逆
効果となる。したがって、この弾性部材を長期わたって
安定して使用する場合には、かき取った異物を蓄え込む
空間の多い、前記セル数の少ないもの（２０〜４０個）
を使用するのがより好ましい。

【００１０】以上の構成に基づき、スポンジローラの抵
抗値を１０⁸Ω以下に設定し、該スポンジローラを接地
することによって、帯電ローラ表面の摩擦帯電を抑制
し、さらには帯電したトナーやその他の帯電した微粒子
が帯電ローラの外周面へ静電吸着することを抑制すると
ともに、ローラ状に形成したスポンジローラを帯電ロー
ラの外周面に圧接し、スポンジの骨格がスポンジローラ
と帯電ローラの周速差によって帯電ローラ表面の異物を
かき取り、さらに、それをスポンジのセル内に蓄え込む
ことによって、帯電ローラの表面に付着する異物を確実
に除去するとともに帯電ローラに再付着することが防止
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載
されている機構部品の寸法、材質、形状、その相対配置
などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲
をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎ
ない。

【００１２】図１は本発明が適用される画像形成装置、
特にプリンタの感光体ドラム１周辺のプロセスユニット
の基本構成図を示し、ドラム回転方向（時計回り）に沿
ってＬＥＤユニット８、現像ユニット６０、転写ローラ
７、クリーニングブレード３、イレーサからなる除電手
段２、帯電ローラ４が配置され、周知の様に除電手段２
により除電後、帯電ローラ４により均一帯電された感光
体ドラム１上にＬＥＤユニット８により露光潜像が書込
まれ、該露光潜像を反転現像にて現像ユニット６０でト
ナー像に顕像化し、該トナー像を転写ローラ７にて記録
媒体１０に転写した後、クリーニングブレード３にて残
留トナーを除去する。そして前記クリーニングブレード
３にて除去された残留トナーは不図示のスクリューによ
り廃トナーボトル（不図示）に収容される。

【００１３】次に前記各プロセス手段について説明す
る。感光体ドラム１は直径が３０φで帯電極性が負極性
のＯＰＣドラム（有機光導電体）を用い、不図示のモー
タにより矢印方向に所定周速で回転可能に構成されてい
る。そして前記感光体ドラム１の感光体層の膜厚（ＧＧ
Ｌ，ＣＴＬ等の総厚さ）を２５μｍに設定するととも
に、ＣＴＬ層に粘弾性特性の高い感光体を用いている。
又該感光体の塗工表面は凹凸を規制した欠陥レス感光体
を用いるのがよい。

【００１４】ＬＥＤユニット８は公知の様に列状にＬＥ
Ｄ素子を配列したＬＥＤヘッドと集束レンズからなり、
画像情報に対応した露光潜像を感光体ドラム１上に書込
み可能に構成する。

【００１５】現像ユニット６０は、キャリアとトナーか
らなる複数成分現像剤が収納された現像容器６１と不図
示の固定磁石集成体が収納された現像ローラ６２からな
り、該ローラ６２に例えば−３５０〜−４５０Ｖの直流
現像バイアスＶｇを接続して、低い電界で反転現像を行
うように構成する。そして前記キャリアは、バインダ樹
脂中に磁性体が均一分散されてなるキャリア母粒子の表
面に導電性微粒子が固定されて構成されたものを用い、
その磁力は、５ｋＯｅ（エルステッド）の磁場での最大
磁化が５５〜８０ｅｍｕ／ｇ、キャリアの平均中心粒度
は３５μｍで特に３５μｍ以下の粒子を１５ｗｔ％以上
含む粒径分布の現像剤を用いる。又トナーは通常の高抵
抗若しくは絶縁性トナーが用いられ、例えば、バインダ
ー樹脂、着色剤、電荷制御剤、オフセット防止剤など
に、磁性体を添加してその平均中心粒度は５〜１５μｍ
前後の磁性トナーとして構成し上記のキャリアとトナー
との適正混合比を例えば８５〜９０：１５〜１０重量％
に設定する。

【００１６】転写ローラ７は、抵抗率が１０⁵Ω・ｃｍ
以下の導電性弾性ローラ、具体的にはウレタンゴムロー
ラを用い、転写バイアス７０を感光体１の表面電位及び
トナー像電荷の極性と逆極性の＋２５０Ｖ〜２０００Ｖ
に設定する。

【００１７】一方、クリーニングブレード３は、枠体１
１により囲繞されており、先端が断面楔状の板状のポリ
ウレタンエラストマー材を不図示の支持部材に取付け
て、その先端角部が感光体ドラム１にほぼ線接触にて当
接するように配設する。

【００１８】帯電ローラ４は感光体ドラム１と同期して
従動回転しながら６φのステンレス製中実シャフトから
なるローラ軸４１周囲に、導電成分を添加し抵抗率を１
０⁷Ω・ｃｍ以下に設定したポリウレタンゴム４２を成
型し、１２φのローラ状に成型したもので、表面にナイ
ロン樹脂コーティングを実施して形成される。尚、ロー
ラ表面粗さはＲｚ＜７μｍ、好ましくは４〜６μｍに設
定している。

【００１９】又、帯電ローラ４を構成するポリウレタン
ゴム４２は、分子量分布や架橋度を異ならせ、そのゴム
層のゴム硬度をＡｓｋｅｒ−Ｃ測定で４０〜５０°の範
囲に設定する。そして表層のゴム層が前記ゴム硬度範囲
にあるならば、必要に応じて前記帯電ローラ４のゴム層
４２の表面層を硬化処理をしてもよく、又前記ポリウレ
タンゴム４２を帯電ローラ軸４１からゴム表面層に向け
半径方向に分子量分布や架橋度を変化させてもよい。

【００２０】そして前記帯電ローラ４の背面側にはスポ
ンジローラからなるクリーニングローラ５が接触配置さ
れている。クリーニングローラ５には、金属ローラ軸
（金属コア）５２の周囲に導電処理された発泡ウレタン
のスポンジ（導電性部材）５１を円筒状に被覆して形成
したものであり、該クリーニングローラ５の直径を帯電
ローラ４の直径より僅かに大の１２．５φに設定してい
る。発泡ウレタンの導電処理の仕方としてはカーボンを
付与して抵抗値を調整してを行うとよいがこれに限定さ
れることはない。又、この導電性部材の抵抗率を、１０
⁶〜１０⁸Ω・ｃｍに設定し、金属ローラ軸５２を接地
し帯電ローラ表面が摩擦帯電する事を防止する。

【００２１】クリーニングローラ５の表面にはトナー等
の付着物を効率的にクリーニングするために１インチ当
たり２０〜６０個のセル数が形成されている。この場
合、前記セル数の多いものを使用すると、かき取った異
物を弾性部材の中に取り込むことが出来ず、弾性部材の
表面に残った異物が帯電ローラに擦り付けられてかえっ
て逆効果となる。したがって、この弾性部材を長期に亘
って安定して使用する場合には、かき取った異物を蓄え
込む空間の多い、前記セル数の少ないもの（２０〜４０
個）を使用するのがより好ましい。

【００２２】そして前記クリーニングローラ５及び帯電
ローラ４の背面側周囲は、図１に示すように回収容器４
０により囲繞され、前記クリーニングローラ５を周速差
をもって回転する事により、発泡ウレタンのスポンジの
骨格がスポンジローラ５と帯電ローラ４の周速差によっ
て帯電ローラ４表面の異物を掻き取り、それをスポンジ
内のセル内に蓄える事により帯電ローラ４表面に付着す
る異物を確実に除去し得る。しかも低温環境のような摩
擦帯電し易いところでもクリーニングローラ５が導電性
部材でしかも接地されているため帯電ローラ４の表面及
びクリーニングローラの表面に摩擦帯電されることがな
い。

【００２３】図４は前記帯電と現像を行う為のバイアス
回路の構成を示し、３０は１２００Ｖの直流電圧Ｖを電
圧調整回路に供給する高圧電源回路、３１は電圧調整回
路で、該回路３１は夫々帯電バイアス電圧と現像バイア
ス電圧を調整する為の組立調整ボリュームとユーザ調整
ボリュームを具え、該ボリュームにより調整された帯電
バイアスＶｔを補正抵抗を介して帯電ローラ５のローラ
軸に、又現像ローラ６２に現像バイアスを夫々印加して
いる。この場合帯電バイアスは−８００〜−１０００Ｖ
の直流電圧が帯電ローラ４に印加され、常に一定の電圧
が印加される定電圧制御を行う構成にしているので、定
電流制御に比べて帯電ローラ、クリーニングローラ等の
負荷変動は加わらない。現像バイアスは−３５０〜−４
５０Ｖの直流電圧が帯電ローラ４に印加され、約１７０
〜１７３μｍの現像電流が流れるように構成する。

【００２４】図３は前記帯電ローラ４周囲の駆動系の構
成を示し、モータＭの軸歯車Ｍ１より中継歯車５９を介
して感光体ドラム１の軸歯車１Ａに伝達した後、該軸歯
車１Ａに帯電ローラ４の軸歯車４Ａを噛合して、該帯電
ローラ４が感光体ドラム１の回転に従動して同期回転す
るように構成している。又クリーニングローラ５の軸歯
車５Ａは中継歯車５８、５８を介してモータＭの軸歯車
Ｍ１に噛合している。そしてこの場合前記クリーニング
ローラ５の回転方向は帯電ローラ４との接触位置で該帯
電ローラ４に対し順方向（フォワード方向）の回転方向
になるように歯車数を設定するとともに、該クリーニン
グローラ５と帯電ローラ４間の周速を異ならせ、相対的
周速差を１．１以上２未満、好ましくは１．１〜１．５
の範囲に設定するのがよい。１．１以下であると感光体
１に従動回転をしている帯電ローラ４に負担をかけるた
めであり、２以上を越えるとクリーニングローラ５の駆
動機構に負担をかけるばかりか帯電ローラ４の摩擦帯電
を促してしまう結果好ましくないからである。従ってク
リーニングローラ５が帯電ローラ４に対しフォワード回
転、即ち帯電ローラ４の時計方向に対し反時計方向の回
転方向に設定するには、２つの中継歯車５８、５８を介
在させ、その直径比を調整する事により、前記相対的周
速差を１．１〜１．５の範囲に設定している。

【００２５】前記帯電ローラ４は、図２に示すように、
ドラム支持枠２０に凹設したガイド溝２０Ａに前記帯電
ローラ軸４１を嵌合させ、そして、前記ローラ軸４１両
端部にスプリング４９を利用して感光体ドラム軸１ａ中
心に向けて可動に圧力を付勢する。尚、本実施例は帯電
ローラ４の長さを２２６ｍｍ、該ローラ端よりバネ圧接
位置までの距離を７．２ｍｍに設定し、Ａ４サイズの記
録紙が帯電可能に構成している。一方、クリーニングロ
ーラ５と帯電ローラ４は帯電ローラ４の回収容器４０の
ハウジングにより両者間の間隔が一定になるように制御
されている。この結果帯電ローラ４にはクリーニングロ
ーラ５のスポンジ層５１が常に所定ニップで且つその接
触圧もほぼ一定して圧接し、該クリーニングローラ５が
帯電ローラ４に印加される荷重がゼロになるようにして
いる。この結果クリーニングローラ５の荷重は感光体ド
ラム１には印加されず、スプリング４９の荷重のみで前
記帯電ローラ４の感光体ドラム１側への総圧が決定され
る。そして本実施例は前記スプリング４９の荷重を、帯
電ローラ軸４１端側で感光体ドラム側への総圧が２５０
〜６００ｇ、具体的には３００ｇになるように設定して
いる。又クリーニングローラ５と帯電ローラ４間の間隔
は、１０〜１１ｍｍ、好ましくは１０．５ｍｍ、そして
クリーニングローラ５を構成するスポンジ層５１の圧縮
量が０．５〜１．５ｍｍ、好ましくは１ｍｍに設定す
る。

【００２６】

【実施例】次に本発明の効果を確認するために、クリー
ニングローラ５と帯電ローラ４をフォワード回転に設定
しつつ、その周速比１（帯電ローラと同期回転），１．
１，１．５，３と、夫々異ならせて、それぞれ２万枚づ
つ印字率５％で画像形成を行った。

【００２７】尚、本実験に使用するクリーニングローラ
５に導電処理された発泡ウレタンからなる多孔質のスポ
ンジ層５１を用い、該スポンジ層５１外周面のセル数が
４０個／１インチに設定している。

【００２８】そして前記構成について調べてみると、周
速比１のもの（比較例１）は、画像形成後１０００枚程
度から画像に黒筋が発生し始め、２万枚印刷までにその
黒筋が更に増加し、印刷後に帯電ローラを分解してみる
と帯電ローラに異物付着等の汚染が生じていた。

【００２９】又周速比が１のもの（実施例１），１．５
のもの（実施例２）は、いずれも２万枚印刷後において
も極めて鮮明な画像を得る事が出来、又帯電ローラを分
解してみるとその表面は極めてきれいであった。更に
周速比が３のもの（比較例２）は画像形成当初より僅か
な濃度むら等の乱れが生じていたが、２万枚印刷後にお
いてもその乱れの増加は余り見られなかった。又帯電ロ
ーラを分解してみるとその表面はきれいであった。

【００３０】又次に周速比を１．５に設定したものにつ
いて、スポンジ層４２表面のセル数が１０／１インチ
（比較例３）、６０／１インチ（実施例３）、及び１０
０／１インチ（比較例４）に夫々設定したクリーニング
ローラを用いて、それぞれ２万枚づつ印字率５％で画像
形成を行った。

【００３１】この結果セル数が多い比較例４においては
１００００枚前後より小さな黒筋が生じ、２万枚印刷後
において、僅かな縦筋が目視にて確認できるほど増加し
ていた。又帯電ローラを分解してみるとその表面に異物
の付着が見られた。

【００３２】又セル数が６０の実施例３においては、２
万枚印刷後において画像の乱れは確認できなかったが、
帯電ローラを分解してみるとその表面に僅かに異物が付
着していた。

【００３３】更に、セル数が１０と少ない比較例３にお
いては６０００枚前後より僅かな縦筋が発生し、２万枚
印刷後において縦筋が目視にて確認できるほど増加して
いた。又帯電ローラを分解してみるとその表面に異物が
多数付着していた。

【００３４】従って弾性ローラのスポンジ層５１のセル
数は、２０〜６０個／１インチ、好適には２０〜４０個
／１インチが好ましいことがわかった。

【００３５】そして前記の状態で、前記実施例２を用
い、帯電ローラ４の両端に印加するスプリング４９のバ
ネ圧を２００ｇ（比較例５）、３００ｇ（実施例２）、
７００ｇ（比較例６）と異ならせ帯電状態を確認したと
ころ、バネ圧が２００ｇの比較例３では帯電むらが生
じ、又バネ圧が７００ｇでは帯電ローラ４の両側の電圧
が中央部より高くなり、やはり軸方向における帯電むら
が生じる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、帯電ローラ等の帯
電部材のクリーニング部材に導電性弾性部材を用い、該
導電性弾性部材を接地し、ローラ状に形成された該導電
性弾性部材を帯電部材の帯電面に当接させ、駆動装置を
もって帯電ローラとクリーニングローラの間に周速差を
発生させながら帯電面を常に摺擦する事によって、いか
なる環境下においても帯電ローラの外周面の付着物を確
実に除去することができ、画像欠陥や帯電ローラの傷の
発生を低減することができる。さらに、帯電ローラの傷
の発生を抑えることによって帯電装置の耐久性を極端に
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用される画像形成装置の概略構成図
である。

【図２】図１に示す装置の帯電ローラ４周囲の駆動系の
構成を示す。

【図３】帯電ローラと感光体ドラムの嵌合状態を示す。

【図４】図１の帯電と現像を行う為のバイアス回路の構
成を示す。

【符号の説明】

１感光体ドラム１Ａ感光体ドラムの軸歯車４帯電ローラ４Ａ帯電ローラの軸歯車５クリーニングローラ５Ａクリーニングローラの軸歯車４９スプリング５１スポンジ層（導電性部材）５２金属ローラ軸（金属コア）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動する感光体に当接して従動回転を
行う帯電ローラと、該帯電ローラの帯電面に弾性的に当接させ、回転駆動さ
せることにより前記帯電面をクリーニングするクリーニ
ングローラとを備えた帯電装置において、前記クリーニングローラは金属コアの周囲を弾力性のあ
る導電性部材で包被して、前記金属コアから前記導電性
部材を介して電気的に接地して構成するとともに、互いに回転する前記帯電ローラと前記クリーニングロー
ラとの当接位置で一定の周速差を有するように前記弾性
ローラの回転駆動を制御したことを特徴とする帯電装
置。
【請求項２】前記クリーニングローラの周速が前記帯電
ローラの周速より大きく、前記弾性部材と前記帯電ロー
ラの周速の比を２未満に設定したことを特徴とする請求
項１記載の帯電装置。
【請求項３】前記帯電ローラの回転方向に対して前記ク
リーニングローラの回転が順方向であることを特徴とす
る請求項１記載の帯電装置。
【請求項４】前記導電性部材の抵抗値を１０⁸Ω以下に
設定するとともに、前記帯電ローラから定電圧制御によ
り感光体に帯電させることを特徴とする請求項１記載の
帯電装置。
【請求項５】前記導電性部材に多孔質のスポンジ材を用
い，該スポンジ材のセル数が１インチあたり２０個以上
６０個以下の範囲であることを特徴とする請求項１記載
の帯電装置。