JP2002148907A

JP2002148907A - 帯電装置

Info

Publication number: JP2002148907A
Application number: JP2000340359A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sugiura; 健治杉浦
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2002-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】放電時に発生する濃密な放電生成物を発生と
同時に拡散させ、放電生成物が感光体上に降り積もるこ
とをなくして異常画像の発生を防げる帯電装置を提供す
る。【解決手段】中空ローラである帯電ローラ２０の全面
に吸引用の孔２３を穿設する。帯電ローラ２０の一端部
２４に排気管２５を接続し、その先端部に排気ファン２
６を配設して帯電ローラ２０内部の空気を排気可能とす
る。孔２３からローラ２０内部に空気を吸引し、その吸
引力により帯電ローラ２０近傍の放電生成物である窒素
酸化物を吸引する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真システム
によるコピー、プリンタ、ファックス等の画像形成装置
に用いる帯電装置に関し、特に感光体の放電を利用した
帯電プロセスを行う画像形成装置に用いる帯電装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電子写
真方式の画像形成装置では、感光体を一様に帯電させる
帯電装置等の各部でコロナ放電を利用する場合が多い
が、このコロナ放電により放電生成物、例えば、オゾ
ン、窒素酸化物が生成される。オゾンは、高濃度で画像
形成装置内に滞留すると、感光体表面を酸化し、感光体
光感度の低下や帯電能の劣化を生じさせ、形成画像が悪
化する（参考文献：明珍寿史他：”オゾンによる感光体
劣化軽減のためのコロナチャージャの開発”：電子写真
学会誌、第３１、１、１９９２等）。また感光体以外の
部材の劣化が促進され、部品寿命が低下する等の不具合
もある。

【０００３】そこで近年、帯電部材を感光体に直接接触
させて感光体を帯電させる接触帯電装置が提案されてい
る。例えば、ローラ状の帯電部材を感光体上に接触従動
させて感光体の帯電を行うものが知られている。この接
触帯電方式は、従来用いられているコロナ帯電方式に比
べて、印加電圧が低いため電源のコストが小さくなる、
電気絶縁の設計が行いやすい等の利点を有している。

【０００４】しかしながら、微量ながらも放電生成物で
あるオゾンや窒素酸化物が発生しており、この放電生成
物が周囲の部材の劣化促進、像担持体上での画像の劣化
（いわゆる、画像ボケ、画像流れ）を引き起こすことが
知られている。

【０００５】特に窒素酸化物は、以下のよう不具合を生
じる。すなわち、放電が発生すると窒素酸化物が発生す
ることが知られているが、窒素酸化物は空気中の水分と
反応して硝酸が、また金属等と反応して金属硝酸塩が生
成される。これらの生成物は低湿環境下では高抵抗であ
るが、高湿環境下では空気中の水と反応し低抵抗とな
る。よって、感光体表面に硝酸または硝酸塩による薄い
膜が形成されると、画像が流れたような異常画像が発生
する。これは硝酸、硝酸塩が吸湿することで低抵抗とな
り、感光体表面の静電潜像が壊れてしまうためである。
また、窒素酸化物は放電後も空気中に分解されずにその
場に留まっているため、窒素酸化物から生成された化合
物の感光体表面への付着は、帯電を行っていないとき、
すなわち、プロセスの休止期間中にも生じている。そし
て、この化合物は、時間が経過するにつれて感光体の表
面から内部に浸透していき、感光体の劣化を一層加速す
る。

【０００６】具体的には、以下のような不具合を生じて
いる。すなわち、しばらくの間休止していたコピー機を
使用したとき、休止時に帯電器の近傍にあった感光体表
面部分において、像流れと呼ばれる現象が発生するので
ある。感光体表面の付着物は、クリーニング時に感光体
を少しずつ削りとることで除去するといった方法が取ら
れている。しかしながら、コスト上昇や経時による劣化
問題が起こり、本質的な解決策とはなっていない。

【０００７】放電を用いた帯電プロセスにおいて、放電
生成物である窒素酸化物を除去するための従来例とし
て、（ａ）特開平５−３０３２４４号公報に開示のよう
に、定着部の排熱を利用し、窒素酸化物が硝酸塩になる
のを防ぐもの、（ｂ）特開平９−１１４１９１号公報に
開示のように、帯電器の表面で感光体の帯電用とは別に
沿面グロー放電を起こし、窒素酸化物を分解するもの、
（ｃ）特公平８−２３７１５号公報に開示のように、触
媒を放電器の内側に被覆することで、窒素酸化物を中和
して感光体の劣化を防ぐもの、等がある。しかしながら
これらの従来の画像形成装置や放電生成物低減方法にあ
っては、完全ではないため、なお改良の余地がある。

【０００８】また、帯電ローラ付近の空気をファン等の
手段を用いて放電生成物を除去する従来例として、例え
ば特開平８−２０２１２６号公報や特開平１１−１６１
１２０号公報等に開示されている技術がある。しかしな
がら、これらの技術では、空気の流れにロスがあるため
完全には放電生成物である窒素酸化物を感光体近傍から
除去することができない。また、吸引口が放電領域から
離れているため、ファンの力や小さい場合や、気流の向
きによっては、機内に放電生成物を拡散してしまう可能
性もある。特開平８−２０２１２６号公報に開示の技術
では、帯電ローラの真横に気流発生装置の部材を配置す
るため、径の小さな感光体ドラムを用いた場合には、空
気の排気口を帯電部材の真横に配置することが不可能で
ある。

【０００９】そこで本発明は、放電時に発生する濃密な
放電生成物を発生と同時に拡散させ、放電生成物が感光
体上に降り積もることをなくして異状画像の発生を防
ぎ、また小径の感光体ドラムを用いた場合でも採用でき
る帯電装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
帯電装置は、上記目的を達成するために、放電により像
担持体を帯電させる帯電方法を用いる帯電装置におい
て、帯電部材表面から帯電部材近傍に空気の流れを発生
させる気流発生手段を有することを特徴とする。

【００１１】同請求項２に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１の帯電装置において、上記気流発
生手段が、上記帯電部材表面から上記帯電部材の内部へ
上記帯電部材の周辺の空気を吸引することを特徴とす
る。

【００１２】同請求項３に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１または２の帯電装置において、上
記帯電部材が、上記気流発生手段に接続するための開口
部と表面に空気を流せる孔を有し、これら開口部と孔が
上記帯電部材内部で空気の往来可能に連通していること
を特徴とする。

【００１３】同請求項４に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１ないし３のいずれかの帯電装置に
おいて、上記帯電部材が上記像担持体と非接触であるこ
とを特徴とする。

【００１４】同請求項５に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１ないし４のいずれかの帯電装置に
おいて、上記帯電部材が上記像担持体の移動に合わせて
回転可能なローラ形状を有しかつ表面の回転速度が上記
像担持体の移動速度と異なることを特徴とする。

【００１５】同請求項６に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１ないし５のいずれかの帯電装置に
おいて、上記気流発生手段が放電終了後も空気の流れを
発生させることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態及び実施例】以下本発明の実施の形
態及び実施例を図面を参照して説明する。図１は、本発
明の適用対象となる画像形成装置の要部構成を示す。こ
の画像形成装置１は、図示しない本体筐体内に図１中で
時計方向に回転駆動される感光体２が収納されており、
感光体２の周囲に帯電部３、書き込み部４、現像部５、
転写部６、紙分離部１４、クリーニング部７及び除電部
８等が配設されている。

【００１７】この画像形成装置１は、図示しないが複数
枚の記録紙を収納する給紙カセットを備えており、給紙
カセット内の記録紙は、図示しない給紙ローラにより１
枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整さ
れた後、転写部６と感光体２の間に送り出される。感光
体２は図１中時計方向に回転駆動されて帯電部３で一様
に帯電させた後、書き込み部４により画像データで変調
されたレーザを照射されて静電潜像が形成される。この
静電潜像が形成された感光体２に現像部５でトナーを付
着させて現像する。さらに現像部５でトナーを付着させ
て形成したトナー画像を、転写部６で感光体２と転写部
６との間に搬送されてきた記録紙１５に転写させ、トナ
ー画像の転写された記録紙を定着部１０に搬送する。

【００１８】定着部１０は、内蔵ヒータにより所定の定
着温度に加熱される定着ローラ１１と、定着ローラ１１
に所定圧力で押圧される加圧ローラ１２とを備え、転写
部６から搬送されてきた記録紙を加熱、加圧して、記録
紙上のトナー画像を記録紙に定着させた後、図示しない
排紙トレー上に排出する。

【００１９】そして、転写部６でトナー画像を記録紙に
転写した感光体２をさらに回転させてクリーニング部７
で感光体２の表面に残留するトナーをブレード１３によ
り掻き落として除去した後、除電部８で除電する。除電
部８で除電した感光体２は帯電部３でふたたび一様に帯
電させた後、上記と同様のプロセスで次の画像形成を行
う。

【００２０】なお、クリーニング部７は、ブレード１３
で感光体２上の残留トナーを掻き落とすものや、ファー
ブラシで感光体２上の残留トナーを掻き落とすもの等種
々公知のものがある。

【００２１】帯電部３はローラ形状のものを帯電部材と
して用いており、感光体２に接触していない状態で配置
されている。

【００２２】図２は本発明に係る帯電装置の一実施形態
を示す図である。図示の実施形態は帯電ローラに係るも
ので、帯電ローラ２０は、導電性基体２１とその周囲の
抵抗層２２を備えている。導電性基体２１は、直径が１
０〜５０ｍｍ、厚さが２〜５ｍｍ程度のアルミニウム製
の中空円筒である。また、抵抗層２２は、エピクロルヒ
ドリンゴム層とその表面を覆う樹脂の表面層からなる。
表面層には、４フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビ
ニリデン、４フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合体等のフッ素樹脂を主成分とした、厚
み３０〜１００μｍ、表面粗さＲｚが０．２〜２μｍ程
度の樹脂チューブを用いてもよいし、その他の均一な帯
電を行うことが可能な材料を用いてもよい。また帯電ロ
ーラ２０の表面には、ローラクリーニング部材２７が近
接配置してあり、帯電ローラ２０表面に付着したトナ
ー、紙粉等を除去するようになっていて、帯電ムラのな
い均一な帯電を行えるようにしてある。

【００２３】この帯電ローラ２０には、表面全面に吸引
用の孔２３を穿設してある。孔２３の大きさは、φ５０
〜５００μｍくらいとする。帯電の均一性を損なわない
ためには、φ５０〜１００μｍくらいが良いためであ
る。孔２３が小さくなりすぎると、トナー、キャリア等
の浮遊粒子がこの孔２３を塞いでしまい、吸引効率が悪
くなる。

【００２４】また帯電ローラ２０は中空ローラで、その
一端部２４に排気管２５を接続するとともに、この排気
管２５の先端部に排気ファン２６を配設して帯電ローラ
２０内部の空気を排気することにより、孔２３からロー
ラ２０内部に空気を吸引し、この吸引力により放電生成
物である窒素酸化物を吸引するようになっている。吸引
した空気を機外に排出する前に、オゾンフィルターなど
を用いて排出ガスを規制するとよい。もちろん排気ファ
ン２６は、他のファン（例えば、定着ローラ冷却用のフ
ァン）と兼用してもよい。

【００２５】帯電ローラ２０は、その表面が感光ドラム
１の表面に対して、２〜５倍の速度で移動、すなわち回
転し、その長手方向（軸方向）の寸法が最大画像幅Ａ４
横（約２９０ｍｍ）よりも少し長く設定される。また帯
電ローラ２０は、その長手方向両端部にスペーサ（不図
示）が設けてあり、これらスペーサを感光ドラム２両端
部の非画像形成領域に当接させることで、感光ドラム２
表面の被帯電面と帯電ローラ２０表面の帯電面との間の
空隙Ｈを、その最近接部での距離が５〜１００μｍにな
るように保持している。この最近接距離は、さらに好ま
しくは、５〜５０μｍに設定するとよい。

【００２６】帯電ローラ２０には、帯電用の電源が接続
されており、感光ドラム２表面の被帯電面と帯電ローラ
２０表面の帯電面との間の空隙Ｈでの放電により、被帯
電面を均一に帯電する。なお空隙Ｈは、感光ドラム２表
面の母線に沿って帯状に構成される。なお印加電圧は、
ＤＣ電圧もしくはＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳したものを
用いる。放電生成物の発生量はＤＣ電圧印加時のほうが
少ないのでＤＣ電圧を印加して帯電を行うのがよい。

【００２７】帯電ローラの硬度は、例えばＪＩＳ−Ａで
６０〜７０度程度であるが、感光ドラムに接触させる必
要がないので、その耐久性を考慮すると、これ以上の硬
度でもよい。

【００２８】次に本願発明者等の行った実験を説明す
る。＜実験１＞高温、高湿度環境下に設置した複写機（株式
会社リコー製：名称ｉｍａｇｉｏＭＦ−２００改造機、
帯電方式：ＤＣ帯電ローラ）で、約１０，０００枚のコ
ピーを作成した。作成後、複写機を停止し、高温、高湿
度環境下で一晩休止させ、翌朝動作を再開したところ、
コピー画像に像流れと言われるものが観察された。これ
は、機内のＮＯｘが感光体上に降り積もり、そのＮＯｘ
が感光体上で高湿度な空気中の水分と反応し、硝酸また
は硝酸塩の化合物に変化したためと考えられる。この化
合物は感光体表面の抵抗を低下させる。すなわち、感光
体表面に電荷を与えても、感光体表面が電荷をその場所
に維持できないため、静電潜像が壊されてしまい、像流
れが生じると考えられる。＜実験２＞これに対し、本発明の吸引機構付きの帯電装
置を複写機に使用した場合の結果を説明する。外径Φ１
６ｍｍの中空の円筒に厚さ０．５ｍｍエピクロルヒドリ
ンゴム層、樹脂層が順に層になっている帯電ローラを、
感光体と約５０μｍのギャップを設けて配置した。そし
て、この帯電ローラの吸引口を樹脂製の管を通じて外部
のファンに接続し、吸引可能にした。また、この帯電ロ
ーラにはモータが接続してあり、帯電ローラの回転数を
変化させることができる。以下、１〜３の実験を行っ
た。（１）ローラの回転速度帯電ローラの回転速度を変えながら、コピー画像の様子
を目で確認した。ローラ表面が感光体表面と同じ速度で
動くようにローラの速度を設定したときは、コピー画像
上に小さな黒丸が現れた。これは、帯電ローラ表面の吸
引用の孔が帯電ムラの原因となり、コピー画像上に現れ
たものである。しかし、ローラの回転速度を上げてい
き、ローラ表面の速度が感光体表面の速度の２倍くらい
になると、コピー画像には帯電が原因と思われる画像の
不良は現れなかった。また、ローラを回転させずに静止
した状態では、コピー画像に吸引用の孔による帯電ムラ
が原因と思われる不良が現れた。（２）比較実験高温、高湿度環境下に設置した本発明の帯電ローラを搭
載した複写機（株式会社リコー製ｉｍａｇｉｏＭＦ−
２００改造機）で、約１０，０００枚のコピーを作成し
た。もちろん、帯電ローラに接続したファンは動作して
おり、空気を吸引している。作成後、複写機を停止し
（ファンはプロセス終了と同時に停止）、高温、高湿度
環境下で一晩休止させ、翌朝動作を再開したところ、コ
ピー画像にスジ状の像流れと言われるが観察された。こ
のスジが発生した部分は、複写機が停止時に、感光体が
帯電ローラ近傍で停止した面であった。（３）ファンの停止タイミング上記実験（２）と同様の実験であるが、プロセス停止１
分後にファンを停止するようにした。すると、同様の実
験を行っても像流れ現象は現れなかった。これは、帯電
ローラ表面の吸引用の孔を通し、ほとんどの放電生成物
が機外に排出されたため、画像ボケ、画像流れが発生し
なかったと考えられる。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に係る帯電装置は、以上説明し
てきたように、放電領域である帯電部材表面付近にもっ
とも濃密に存在している放電生成物を、帯電部材表面か
ら気流を発生することで、発生と同時に空気の流動で拡
散させることができ、これにより、放電生成物が感光体
上に降り積もることがなくなり、画像ボケ、画像流れな
どの異状画像を生じなくなるという効果がある。また、
像担持体の周囲に新たに部材を配置する必要がないの
で、径の小さな感光体ドラムを用いた場合でも、気流発
生の機構を組み込むことが可能であるという効果もあ
る。

【００３０】請求項２に係る帯電装置は、上記共通の効
果に加え、帯電部材の表面より放電生成物を吸引するこ
とで、機内に拡散し、漂う放電生成物が激減し、それに
より、機内に漂っている放電生成物が部材に付着して、
部材の劣化を加速することがないという効果がある。ま
た、拡散した放電生成物が再び感光体に付着することが
原因と考えられる画像ボケ、画像流れが発生せず、帯電
部材近傍の濃密な放電生成物を吸引して効率良く機外に
排出することができるという効果がある。

【００３１】請求項３に係る帯電装置は、上記共通の効
果に加え、気流発生手段を用いて帯電部材の孔より放電
生成物を吸引することで、機内に放電生成物を拡散しさ
せないので、機内に漂っている放電生成物が部材に付着
して、部材の劣化を加速することがないという効果があ
る。

【００３２】請求項４に係る帯電装置は、上記共通の効
果に加え、帯電ローラと感光体間に空隙があるため、吸
引時の空気の流れが非常に良くなり、空気が淀むところ
がなく、効率良く放電生成物を排気することできるとい
う効果がある。

【００３３】請求項５に係る帯電装置は、上記共通の効
果に加え、帯電ローラ表面と感光体表面の移動速度の移
動速度が異なるため、帯電ローラ表面の吸引用の孔は感
光体表面に対して移動する状態となり、孔のある帯電ロ
ーラを用いた場合でも、従来の帯電ローラと同様に、均
一体帯電を行うことができるという効果がある。また、
帯電ローラと感光体が接触していない場合、帯電ローラ
が感光体から受ける摩擦力がほとんどないので、帯電ロ
ーラと感光体の速度差を発生させることが容易になる。

【００３４】請求項６に係る帯電装置は、上記共通の効
果に加え、放電終了後もファンを動作させたため、作像
プロセス停止時には機内にオゾン、窒素酸化物がほぼな
くなり、また長期間コピー機を停止した後に帯電ローラ
近傍の感光体上に発生した画像流れも発生しなくなると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用対象となる画像形成装置の要部構
成を示す図である。

【図２】本発明に係る帯電装置の一実施形態を示す図で
ある。

【符号の説明】

１画像形成装置２感光体３帯電部４書き込み部５現像部６転写部７クリーニング部８除電部１０定着部１１定着ローラ１２加圧ローラ１３ブレード１４紙分離部１５記録紙２０帯電ローラ２１導電性基体２２抵抗層２３孔２４帯電ローラの一端部２５排気管２６排気ファン２７ローラクリーニング部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電により像担持体を帯電させる帯電方
法を用いる帯電装置において、帯電部材表面から帯電部
材近傍に空気の流れを発生させる気流発生手段を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】請求項１の帯電装置において、上記気流
発生手段が、上記帯電部材表面から上記帯電部材の内部
へ上記帯電部材の周辺の空気を吸引することを特徴とす
る帯電装置。
【請求項３】請求項１または２の帯電装置において、
上記帯電部材が、上記気流発生手段に接続するための開
口部と表面に空気を流せる孔を有し、これら開口部と孔
が上記帯電部材内部で空気の往来可能に連通しているこ
とを特徴とする帯電装置。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかの帯電装置
において、上記帯電部材が上記像担持体と非接触である
ことを特徴とする帯電装置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかの帯電装置
において、上記帯電部材が上記像担持体の移動に合わせ
て回転可能なローラ形状を有しかつ表面の回転速度が上
記像担持体の移動速度と異なることを特徴とする帯電装
置。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかの帯電装置
において、上記気流発生手段が放電終了後も空気の流れ
を発生させることを特徴とする帯電装置。