JPH10213947A

JPH10213947A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10213947A
Application number: JP9019384A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hosoi; 細井　　敦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電ローラが吸湿することによるカブリや濃度
ムラを防止する。【解決手段】帯電ローラ２の上方に、除湿器１３、送風
ファン１２を配設し、非画像形成時に、帯電ローラ２に
対して乾燥した空気を吹き付ける。これにより帯電ロー
ラ２表面に水分が付着することを防止しし、水分に起因
するカブリや濃度ムラを防止して良好な画像を形成す
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、複写機、レーザー
ビームプリンタ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置（例えば、複写機、レーザ
ービームプリンタ）や静電記録装置等の画像形成装置に
おいて、感光体や誘電体等の被帯電体としての像担持体
表面を帯電する手段としては、従来からコロナ放電装置
が広く利用されている。しかし、コロナ放電装置は高圧
の電源を必要とすること、また、コロナ放電によるオゾ
ンの発生量が多い等の欠点を有している。

【０００３】これに対し、半導電性のローラや、ブレー
ド、ブラシ等を像担持体表面に接触させて帯電させる方
法は、電源を低電圧化できること、やオゾンの発生量が
少ないこと等の長所を有していることから、画像形成装
置における帯電手段として実用化が進んでいる。特にロ
ーラ状の接触帯電部材（以下「帯電ローラ」という）が
多く用いられている。

【０００４】この帯電ローラによると、通常環境下（温
度２３±３℃、湿度５０±２０％）で画像形成を行った
場合、像担持体と帯電ローラとの接触部分を帯電ニップ
部とすると、像担持体の移動方向についての帯電ニップ
部の上流側及び下流側に形成される微小空隙において、
パッシュンの法則に従った放電が起こり、この放電によ
って像担持体表面を均一の帯電することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高温高
湿環境下にて画像形成を行った場合、帯電ローラの抵抗
値が１〜３桁小さくなり、通常の放電による帯電以外
に、表面吸着水による異常放電や像担持体と帯電ローラ
との間の帯電ニップ部での注入帯電が起こる。この異常
放電や注入帯電により、像担持体表面の帯電電位は、絶
対値が大きくなると同時に、異常放電や注入帯電の不完
全性から帯電電位が変動してしまい、原稿白色部がうっ
すら暗く現像されたり（以下「カブリ画像」という）、
濃度ムラが発生したりしていた。

【０００６】また、長期にわたって高湿度下の環境に放
置された場合に、帯電ローラ内の導電物質が水分と反応
して劣化したり、帯電ローラ表面に折出したりして、表
面抵抗が下がり、異常放電、注入帯電が生じて像担持体
表面の帯電電位が変動してしまい、カブリ画像や濃度ム
ラを生じる場合があった。

【０００７】さらに、帯電ローラ内の導電物質が帯電ロ
ーラ表面に析出した後、乾燥すると折出物の抵抗値が上
昇し、部分的に放電が抑制され、帯電電位が変動してし
まい、濃度ムラを生じる場合もあった。

【０００８】そこで、本発明は、帯電部材の吸湿に起因
するカブリ画像や濃度ムラ等の画像不良を防止するよう
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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明
は、像担持体に接触配置されて該像担持体を均一の帯電
する帯電部材と、非画像形成時に前記帯電部材の吸湿を
抑制する吸湿抑制手段とを備える、ことを特徴とする。

【００１０】請求項２に係る本発明は、前記吸湿抑制手
段が、前記帯電部材に乾燥空気を吹き付ける送風手段で
ある、ことを特徴とする。

【００１１】請求項３に係る本発明は、前記吸湿抑制手
段が、前記帯電部材を加熱する加熱手段である、ことを
特徴とする。

【００１２】請求項４に係る本発明は、前記吸湿抑制手
段が、非画像形成時に、前記帯電部材を密閉する密閉手
段である、ことを特徴とする。

【００１３】〔作用〕請求項１の発明によると、帯電部
材の吸湿を抑制する吸湿抑制手段を設けたので、帯電部
材表面への水分の吸着や帯電部材内部の物資の折出を防
止することができるので、像担持体表面を良好に帯電す
ることができる。

【００１４】請求項２の発明によると、吸湿抑制手段と
して送風手段を設けることにより、帯電手段周囲の湿っ
た空気を吹き払うことができる。

【００１５】請求項３の発明によると、吸湿抑制手段と
して加熱手段を設けることにより、低温環境での使用に
おいても、帯電部材の温度を維持することができ、帯電
部材の弾性を維持することができるので、帯電ニップ部
で生じる帯電部材の変形が基の形状に復帰しやすく、形
状要因による帯電ムラを防止することができる。

【００１６】請求項４の発明によると、帯電部材を密閉
する密閉手段を設けることにより、エネルギー消費を伴
うことなく、帯電部材の吸湿を防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００１８】〈実施の形態１〉図１は、本発明に係る画
像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。

【００１９】同図に示す画像形成装置は、像担持体とし
てドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」とい
う）１を備えている。感光ドラム１は、矢印Ｒ１方向に
回転し、前露光光源４からの露光３により一様に除電さ
れる。除電された感光ドラム１は、その表面に接触配置
されて矢印Ｒ２方向に回転する帯電ローラ（帯電部材）
２に電源１１から帯電電圧が印加されることで、表面が
所定の極性、所定の電位に帯電される。帯電後の感光ド
ラム１は、露光装置（不図示）からの画像露光５によっ
て画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜
像は、現像装置６の矢印Ｒ６方向に回転する現像ローラ
６ａによってトナーが付着され、トナー像として現像
（顕像化）される。感光ドラム１上のトナー像は、給送
手段（不図示）によって、感光ドラム１と転写ローラ７
との間に給送されてきた紙等の転写材１０に転写され
る。トナー像転写後の転写材１０は、除電手段８で除電
されて、定着装置（不図示）に搬送され、ここで加熱加
圧されて、表面にトナー像が定着された後、画像形成装
置本体外部に排出される。一方、トナー像転写後の感光
ドラム１は、表面に残った転写残トナーがクリーニング
装置９のクリーニングブレードによって除去され、次の
画像形成に供される。

【００２０】本実施の形態１においては、帯電ローラ２
に近接して風路１４が形成されており、除湿器１３によ
って除湿された空気が送風ファン１２によって帯電ロー
ラ２の長手方向に均一に吹き付けられている。このよう
に、帯電ローラ２に乾燥した空気を当てつづけることに
より、帯電ローラ２の吸湿を抑制し帯電ローラ２への水
分の付着及び水との反応による内部の導電性物質の折出
を防止する。

【００２１】次に吸湿防止の効果について説明する。図
２は帯電ローラ２に対して、吸湿抑制を行った場合と行
わない場合の、高温高湿下での感光体電位（感光ドラム
１表面の電位）を示す。原稿は黒色、ハーフトーン、白
色のチャートを用いた。図２中のラインａは画像形成装
置を温度３２．５℃、湿度８５％環境に２４時間、送風
ファン１２を回転させずに放置したときの黒色部、ハー
フトーン部、白色部での感光体電位を示す。一方、ライ
ンｂは同一環境において、送風ファン１２を回転させ、
帯電ローラ２の吸湿を抑制した場合の感光体電位を示
す。ラインａはラインｂに比べ電位の絶対値が大きいと
同時に電位の細かな変動が多い。この細かなランダムな
変動が白色部でうっすら現像されてかぶり画像となると
ともに、ハーフトーン部では、濃度ムラを生じさせてし
まう。

【００２２】これに対し、送風を行ったラインｂでは、
電位の変動も小さく、通常環境下での感光体電位と同じ
になり、かぶり画像やハーフトーンでの濃度ムラのない
良質な画像を形成することが可能であった。

【００２３】つづいて、帯電ローラ２表面を吸湿させた
場合の感光体電位に関して説明する。

【００２４】前述したように通常環境においては帯電ロ
ーラ２と感光ドラム１との間の帯電ニップ部の両端にお
いて放電が行われて感光ドラム１が帯電する。帯電によ
る感光体電位は、パッシュンの法則に従う放電によって
決まるので、図３のように帯電ローラ２に印加する電圧
によって決定される。たとえば、感光体電位を−７００
（Ｖ）に設定したいのであれば、転写ローラ２に−１４
００（Ｖ）印加すればよい。

【００２５】高温高湿環境下の場合は、通常環境下での
帯電ローラ２の抵抗が１０⁶ Ω以上であるのに対して、
表面吸着水等の影響で１０⁴ Ω以下になってしまう。す
ると表面吸着水による異常放電や帯電ニップ部での注入
帯電が行われる。完全な注入帯電の場合、帯電ローラ２
に印加した電圧がそのまま感光体電位となるが、１０⁴
Ω程度の抵抗の帯電ローラ２の場合、注入帯電が不完全
に行われるため、感光体電位の絶対値は完全な注入帯電
時に比べ小さくなると同時にムラができる。また、異常
放電が行われた場合も、通常放電に比べ感光体電位の絶
対値が大きくムラができる。

【００２６】図４は帯電ローラ２に印加する電圧を−１
４００（Ｖ）に設定したときの帯電ニップ部の前後位置
での感光体電位を示している。感光ドラム１表面の移動
方向についての上流側の点Ａでパッシュンの法則に従う
放電により感光体電位は−７００（Ｖ）に帯電する。通
常環境ならば異常放電及び帯電ニップ部での注入帯電が
行われないので電位の変化はなく、帯電ニップ部及び下
流側のＤ点の感光体電位は−７００（Ｖ）のままである
（ラインＣ）。ただし、帯電ローラ２の抵抗が１０⁷ Ω
以上の場合、Ａ点だけは感光体電位が−７００（Ｖ）に
達せず、Ｄ点で再び放電による帯電で−７００（Ｖ）に
なる。

【００２７】これに対し高温高湿環境下では、異常放電
や帯電ニップ部での不完全な注入帯電が行われるため、
電位としては−８００Ｖ程度で異常放電部ではライン
ｄ、また不完全な注入帯電の場合はラインｅのようにな
り、リップルの大きなものになってしまう。

【００２８】以上説明したように、帯電ローラ２の表面
が吸湿すると感光体電位の絶対値が高くなると同時に細
かい変動が大きくなってしまう。

【００２９】ここで帯電ローラ２の吸湿を防止すれば、
表面の抵抗値が低下することなく１０⁶ Ω以上を保持す
ることができるので、異常放電及び注入帯電が行われ
ず、良好な帯電をすることができる。

【００３０】また、さらに高湿環境下での帯電ローラ２
の吸湿が進むと、帯電ローラ２内の導電物質と水分とが
反応し、帯電ローラ２内の物質が帯電ローラ２表面に折
出してしまうことがある。このような析出は、たとえ
ば、温度３２．５℃、湿度９５％の環境下に１ケ月程度
放置された場合に発生する場合がある。この場合、折出
した物質は、高湿環境下では１０¹³Ω以下の低抵抗であ
るが、乾燥すると、１０¹⁸Ω以上の高抵抗と１０¹³Ω以
下の低抵抗のものとが混在するようになる。これは、折
出する物質が多種にわたっており、物質によって吸湿の
影響の受け方が異なるためと考えられる。

【００３１】前述の帯電ローラ２の表面層の吸湿のみに
よる表面抵抗の変化であれば表面層が乾燥し、抵抗値が
戻れば感光体電位は安定し、良好な画像を得ることが可
能であり、画像形成動作が実際に始まる直前に、すなわ
ち画像形成装置本体のスタンバイ時又は前処理時間に乾
燥風を送り帯電ローラ２の表面を除湿してやれば良好な
帯電を得ることができるので、休止期間中（非画像形成
時）に吸湿を防止する必要はないが、帯電ローラ２上に
折出物が出現した場合には、乾燥させても帯電ローラ２
表面上に高抵抗部分と低抵抗部分とが局在するようにな
るので、異常放電、注入帯電、高抵抗部分による放電の
抑制により感光体電位は大きく変動する。

【００３２】帯電が不安定になるメカニズムは前述の表
面が吸湿した場合と同じく表面の部分により大きく抵抗
値が異なるので異常放電、注入抑制等により同様に発生
すると考えられる。

【００３３】本実施の形態１のように帯電ローラ２の画
像形成休止時に吸湿を抑制する手段を設けることによ
り、帯電ローラ表面の吸湿による帯電不安定、及び帯電
ローラ２の折出物による帯電不安定の発生を防止するこ
とができるので好ましい。

【００３４】本実施の形態では、除湿器としてはシリカ
ゲル等の乾燥剤の間あるいは冷却パイプ間を送風し、パ
イプに水分を露結させて空気を乾燥させて吹きかけるよ
うにしてある。

【００３５】〈実施の形態２〉上述の実施の形態１にお
いては、乾燥した空気を吹きつけて帯電ローラ２の吸湿
を防止したが、本実施の形態２では、帯電ローラ２を周
囲温度よりも高くすることで吸湿を防止するようにして
いる。本実施の形態２を、図５を参照して説明する。な
お、図５において、図１と同じ部材等には同じ符号を付
してその重複説明は省略するものとする。

【００３６】５１は面状発熱体（加熱手段）であり、帯
電ローラ２の長手方向に沿ってその全長にわたって配置
されている。面状発熱体５１は、不図示の手段により周
囲温度よりも少なくとも１０〜１５℃以上高い温度を維
持するように構成されており、これにより帯電ローラ２
は周囲温度よりも、５〜１０℃以上高く維持され、吸湿
が抑制される。

【００３７】このように吸湿を防止することに、前述の
実施の形態１と同様な帯電の安定化効果が得られたとと
もに、０℃等の低温度時に帯電ローラ２中の電荷キャリ
ヤのモビリティが下がり、帯電ローラ２の抵抗値が部分
的に上昇して、帯電電位が不安定になるということがな
くなり好ましい。

【００３８】また０℃以下の低温環境に長期に放置され
た場合、帯電ローラ２の弾性が失われて、感光ドラム１
との帯電ニップ部が凹んだままになり、帯電ローラ２の
幾何学的な形状変化により安定した帯電領域を形成しな
くなるために、帯電不良（ムラ）を生じてしまうことが
あるが、上述のように加熱することにより、弾性を維持
することができるため、感光ドラム１との接触部は直ち
に円弧に戻るので形状変化による帯電不良が生じず好ま
しい。

【００３９】本実施の形態２では、帯電ローラ２を周囲
温度より少なくとも５〜１０℃以上高く維持するように
温調しているが、ＰＴＣ発熱体のように自己温調性を有
するものでもよい。その場合、画像形成装置の設置され
る環境（一般に０℃〜３５℃）よりも高温、たとえば、
４２．５℃になるものを選択することが好ましい。

【００４０】また、図１に示す画像形成装置において、
除湿器１３を加熱器に変更し、温風を吹きかける構成と
することもできる。

【００４１】〈実施の形態３〉図６を参照して、実施の
形態３を説明する。本実施の形態３においては、画像形
成装置の休止時（被画像形成時）に帯電ローラ２周囲を
密閉して帯電ローラ２の吸湿を抑制するものである。図
６において、図１と同じ部材等には同じ符号を付し、そ
の重複説明は省略するものとする。

【００４２】図６中、６１は帯電ローラ２を密閉するた
めの密閉部材（密閉手段）であり、画像形成装置稼動時
と休止時で配置が変わるように、移動可能に配設されて
いる。画像形成装置が休止状態では、図中の実線で示さ
れたＭ１に配置され、感光ドラム１表面の一部と密閉部
材６１とによって帯電ローラ２を周囲環境から隔離す
る。したがって、帯電ローラ２は密閉された小空間内の
水分を吸湿するだけであるので、ほとんど吸湿による抵
抗値の変化は発生せず、また、帯電ローラ２から折出物
が生じることもない。

【００４３】画像形成装置の稼動時には密閉部材６１は
点線Ｍ２で示す位置に退避され、感光ドラム１への接触
を避け、かつ帯電ローラ２が帯電等の動作により昇温す
るので、風路を形成し帯電ローラ２の急激な昇温を防止
する。

【００４４】一般的に画像形成装置の稼動に伴い、画像
形成装置内の温度は上昇し、装置内の湿度が下がるの
で、休止時に密閉部材６１が帯電ローラ２を隔離したと
きに帯電ローラ２近傍の空気は低湿になっており、その
後、周囲環境が高湿であっても、帯電ローラ２の周囲は
低湿を保つので、長期にわたって過剰な吸湿を抑制する
効果がある。

【００４５】本実施の形態３では、休止中に帯電ローラ
２を密閉して隔離するだけなので、休止中のエネルギー
の消費はまったくなく、低消費エネルギーの画像形成装
置を構成することができる。

【００４６】密閉部材６１内部に乾燥剤（シリカゲル
等）を貯蔵しておき密閉空間の湿度をさらに下げるよう
にしてもよいし、さらに画像形成装置稼動時に前露光光
源４やその他の発熱を利用して乾燥剤の除湿を行う構成
にすると一層好ましい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
吸湿抑制手段によって帯電部材の吸湿を抑制することが
できるので、たとえば、高湿環境下で生じる感光体電位
の細かい変動によるカブリ、濃度ムラ等を有効に防止
し、さらに帯電部材からの折出物質による帯電ローラ表
面部の抵抗分布の変化を防止して良好な画像を形成する
ことができる。

【００４８】また、吸湿抑制手段として加熱手段を使用
するときは、帯電部材を加熱して除湿を防止するに加え
て、帯電部材の十分な弾性を確保することができるの
で、帯電部材の変形に基づく周期ムラのない良好な画像
を形成することができる。

【００４９】さらに、吸湿抑制手段として密閉手段を使
用するときは、高湿環境下で生じる感光体電位の細かい
変動によるカブリ、濃度ムラを防止し、導電性物質の帯
電部材からの折出を防止する効果があり、加えて低消費
エネルギーの画像形成装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の概
略構成を示す縦断面図。

【図２】帯電ローラが吸湿したときとしていないときと
の原稿濃度と感光体電位との関係を示す図。

【図３】帯電ローラに印加する電圧と感光体電位との関
係を示す図。

【図４】帯電ローラが吸湿したときとしていないときと
の感光ドラムの位置と感光体電位との関係を示す図。

【図５】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の概
略構成を示す縦断面図。

【図６】本発明の実施の形態３に係る画像形成装置の概
略構成を示す縦断面図。

【符号の説明】

１像担持体（感光ドラム）２帯電部材（帯電ローラ）３前露光４前露光光源５画像露光６現像装置７転写ローラ８除電針９クリーニング装置１０転写材１１電源１２吸湿抑制手段（送風手段、送風ファン）１３除湿器５１吸湿抑制手段（加熱手段、面状発熱体）６１吸湿抑制手段（密閉手段、密閉部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体に接触配置されて該像担持体を
均一の帯電する帯電部材と、非画像形成時に前記帯電部材の吸湿を抑制する吸湿抑制
手段とを備える、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記吸湿抑制手段が、前記帯電部材に乾
燥空気を吹き付ける送風手段である、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】前記吸湿抑制手段が、前記帯電部材を加
熱する加熱手段である、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記吸湿抑制手段が、非画像形成時に、
前記帯電部材を密閉する密閉手段である、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。