JP2005017384A - 帯電装置、カートリッジ装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】長期に渡って良好な帯電能力を維持でき、かつ、部材の材料選択に幅のある帯電器清掃手段を備えた帯電装置を提供する。
【解決手段】帯電器20aは、帯電チューブ200aと、圧接ロール201aと、清掃対向部材202とを備える。清掃部材21aが帯電チューブ200aに当接する清掃時には、清掃対向部材202が清掃部材21aと対向するために接触圧が分散されず、帯電チューブ200aを良好に清掃することが可能となる。
【選択図】 図1
【解決手段】帯電器20aは、帯電チューブ200aと、圧接ロール201aと、清掃対向部材202とを備える。清掃部材21aが帯電チューブ200aに当接する清掃時には、清掃対向部材202が清掃部材21aと対向するために接触圧が分散されず、帯電チューブ200aを良好に清掃することが可能となる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真画像形成装置の帯電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真複写機やレーザープリンター等の画像形成装置において、像担持体を帯電させる帯電装置として接触型帯電器が従来より用いられている。
図12はこのような接触型帯電器を備えた画像形成装置の一例を示した図である。同図において、感光体ドラム1は図中の矢印D方向へ約220mm/secの速度で回転し、感光体ドラム1の周囲には、帯電装置2、露光器3、現像器4、中間転写ベルト5、および感光体クリーナ6が備わっている。このような構成のもと、以下のような電子写真プロセスによって、モノクロまたはカラーのトナー像が形成される。
【0003】
感光体ドラム1表面は帯電装置2により一様に帯電され、次いで露光器3により露光されることで部分的に電荷を失うことで、ここに電荷の有無による像(静電潜像)が形成される。現像器4からは静電潜像とは逆の電荷を帯びたトナーが吐出され、この静電潜像上の電荷の存在する部分に付着してトナー像を形成する。
【0004】
感光体ドラム1上のトナー像は、一次転写ロール51の部分で、感光体ドラム1とほぼ等速に回転している中間転写ベルト5へと転写される。中間転写ベルト5上のトナー像は、二次転写ロール52と対向ロール53の対向する二次転写位置において、二次転写ロール52と対向ロール53間の電位差により発生する電界の作用を受け、フィードロール81、レジストロール82により二次転写位置に搬送された転写材10に転写される。その後、転写材10上のトナー像は搬送ベルト83により搬送され、定着器9で加熱されることにより転写材10上に定着する。
【0005】
このとき、中間転写ベルト5には僅かながらトナーが残留しているが、これはベルトクリーナ7により回収される。一方、感光体ドラム1上にもトナーが残留しているが、これは感光体クリーナ6により回収される。感光体クリーナ6内部では、トナーがクリーニングブラシ61によって掻き乱されて感光体ドラム1との付着力を軽減された後、クリーニングブレード62の摺動による機械的な掻き取り力を受けて、感光体ドラム1の表面より除去される。
【0006】
クリーニングブレード62によって掻き取られたトナーは、その大部分が感光体クリーナ6内部に設けられた図示せぬ搬送手段によって、図示せぬ廃トナー回収手段に搬送されるが、一部はクリーニングブレード62と感光体ドラム1との間に形成された楔形の空間に堆積する。ここに堆積したトナーは、クリーニングブレード62からの圧接力や感光体ドラム1との摺擦力を受け、その表面に付着された外添剤が剥離してしまう。剥離した外添剤は、その粒子径のオーダーがトナーに比べて一桁ないし二桁小さく、また球形状のものが多いため、その多くはクリーニングブレード62をすり抜けてしまう。
クリーニングブレード62をすり抜けた外添剤は、感光体ドラム1に付着して搬送されながら帯電装置2の位置まで到達する。ここにおいて、帯電装置2と感光体ドラム1に挟まれた外添剤の大部分は、帯電ニップを通過後、帯電装置2の帯電ロール20に付着する。
【0007】
上記のプロセスを繰り返すうちに、帯電ロール20の表面には外添剤が堆積していく。これを除去する清掃手段が清掃部材21であり、この清掃部材21には帯電ロール20と接離可能にする駆動装置22が備えられている。所定のプリント枚数、例えば100枚〜1000枚を印刷した後で、帯電ロール20がこの清掃部材21に当接されながら回転することで、堆積した外添剤は除去される。この動作を一回ないし数回行うことで、帯電装置2の表面の清掃が行われる。清掃処理が終了したら、清掃部材21は駆動装置22によって帯電装置2から離間される。
このとき清掃部材21により充分な清掃性を得るためには、ブラシ、ブレード、フィルム形状などの清掃部材21を帯電ロール20に押し付ける必要がある。
しかし、清掃部材21を押し付ける力が強すぎると、帯電ロール20の回転負荷が上昇してしまいスムーズに回転せず、ひどい場合は帯電ロール20が停止してしまうという問題があった。
【0008】
この問題を解決するために、特許文献1には、帯電ロールと感光体の接触圧力より帯電ロールとクリーニングブレード(清掃手段)の接触圧力を小さくし、かつ帯電ロールと感光体の摩擦係数より帯電ロールとクリーニングブレードの摩擦係数の方を小さくする例が開示されている。また特許文献2には、帯電ロールクリーニング部材(清掃手段)の摩擦係数を感光体の摩擦係数より小さくする例が開示されている。
【0009】
【特許文献1】
特開平6−342237号公報
【特許文献2】
特開平7−14251号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の帯電器清掃手段を用いる場合、以下のような問題があった。
まず、特許文献1に開示された例の場合、帯電ロールと感光体の接触圧を小さくするためには、クリーニングブレードのゴム硬度を帯電ロールのゴム硬度より柔らかいものとしている。しかしながら、同文献に開示されているように、例えばJIS硬度Aで40度以上の比較的硬い帯電ロールを使うと感光体と良好なニップを形成するのが困難であり、帯電ムラが発生しやすくなるという問題があった。
また、特許文献2に開示された例の場合、帯電ロールクリーニング部材(清掃手段)の摩擦係数が小さい部材を使用するため、帯電ロールの回転ムラが生じにくくなったが、帯電ロールに付着したトナーや外添剤に対して十分な掻き取り力を与えることができず,トナーや外添剤がすり抜けてしまい、良好な清掃性が得られないという問題があった。
すなわち、従来の帯電器清掃手段は、良好な帯電性と清掃性の両立が非常に困難であり、仮に両立が可能であるとしても、清掃部材や帯電ロールの材料選択に幅がなく、その実施には困難が伴うものであった。
【0011】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、長期に渡って良好な帯電能力を維持でき、かつ、部材の材料選択に幅のある帯電器清掃手段を備えた帯電装置を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、被帯電体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段に接離可能に設けられ前記帯電手段を清掃する清掃手段とを備えた帯電装置であって、前記帯電手段が、導電性を有するチューブ状部材と、前記チューブ状部材に内接しており、この内接部分において前記チューブ状部材を前記被帯電体の方向に付勢する導電性弾性部材と、前記チューブ状部材の内側にあって、前記チューブ状部材を挟んで前記清掃手段と対向する位置に設けられた清掃対向部材とを有する帯電装置を提供する。
清掃手段が帯電手段を清掃する際に清掃対向部材がチューブ状部材を挟んで対向するから、清掃手段は圧接力を分散されることなくチューブ状部材と接することができる。これにより、清掃手段は良好な清掃性能を実現し、この帯電装置は長期に渡って良好な帯電能力を維持することが可能となる。
【0013】
また、本発明の望ましい態様においては、上述した帯電装置において、前記チューブ状部材は前記被帯電体の回転に伴って回転し、非画像形成時において前記チューブ状部材の清掃処理を実行する制御手段と、前記清掃処理時には、前記導電性弾性部材が前記チューブ状部材を前記被帯電体の方向に付勢する圧力を画像形成時よりも増加させる位置に前記チューブ状部材を移動させる移動手段とを有する。
清掃処理時にはチューブ状部材と被帯電体との間に画像形成時よりも大きな摩擦抵抗が生じるため、清掃手段が充分な圧接力を以てチューブ状部材と接して清掃処理をすることが可能となる。これにより、この帯電装置はさらに長期に渡って良好な帯電能力を維持することが可能となる。
【0014】
また、本発明の望ましい態様においては、上述した帯電装置において、前記チューブ状部材の前記導電性弾性部材が接する側に、106Ω/□以下の表面抵抗率を有する導電層が設けられている。
これにより、導電性弾性部材表面に異物があっても帯電不良が生じず、さらに良好な帯電能力を得ることが可能となる。
【0015】
また、本発明の帯電装置は、これを帯電手段として用いた画像形成装置、或いはこの画像形成装置に着脱可能なカートリッジ装置にも適用される。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態において、従来技術と異なるのは帯電装置であるので、以下ではこの帯電装置の構成と動作を中心に説明を行う。動作においては、特に清掃時の処理について詳細に説明する。また、従来技術と同じ装置あるいは部材については、同一の符号を付している。
【0017】
(1)実施例1
(1−1)構成
図1は本発明の一実施形態に係る帯電装置2aの構成を示した図である。同図に示されるように、帯電装置2aは、帯電チューブ200a、圧接ロール201a、および清掃対向部材202を備えた帯電器20aと、清掃部材21aと、駆動装置22とを備えている。
【0018】
(1−1−1)帯電器
まず、帯電器20aのそれぞれの部材について説明する。
帯電チューブ200aは中空部材で、その中空部分には圧接ロール201aと清掃対向部材202が設けられている。帯電チューブ200aは感光体ドラム1と接しており、接触面の摩擦抵抗により感光体ドラム1の回転に伴って回転する。
【0019】
帯電チューブ200aは、内側に半導電抵抗層La1、外側に表面層La2を積層させたチューブ状部材である。半導電抵抗層La1としては、ウレタン、EPDM(エチレンプロピレンゴム)、シリコン、クロロプレン、エピクロルヒドリン等のゴム材に、4級アンモニウム塩等の有機電解質を含有させて抵抗を半導電性に制御したものを用いることができる。表面層La2としては、フッ素系樹脂、ナイロン系樹脂などにCB(カーボンブラック)、金属酸化物等の導電剤を分散させたコート層を用いることができる。
あるいは、帯電チューブ200aとして半導電抵抗層La1と表面層La2のかわりに、PC(ポリカーボネート)、PA(ポリアミド)、PI(ポリイミド)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等の樹脂に、アセチレンブラック、バルカンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト等の導電性カーボンや金属酸化物等の導電剤を分散させ、抵抗を半導電領域に制御した単層からなるチューブ部材を用いることも可能である。
【0020】
帯電チューブ200aの厚さは、ゴム材料であれば0.1〜1.0mmであることが望ましい。厚さが0.1mm以下の場合、厚さのばらつきを抑制するのが製造上困難であることに加え、使用しているうちに部分的な永久歪が発生するなど耐久性の点で問題がある。また、厚さが1.0mmを超える場合、圧接ロール201aと帯電チューブ200aが重なる際の見かけ硬度が高くなり、安定した帯電ニップを得ることが困難である。
【0021】
帯電チューブ200aの抵抗は、体積抵抗率106〜109Ωcmであることが望ましい。体積抵抗率が106Ωcmよりも低い材料を用いると、感光体ドラム1にピンホール等の欠陥があったときに大電流が流れ、著しい画像欠陥が生じる。また、体積抵抗率が109Ωcmよりも高い材料を用いると、帯電チューブ200aでの電圧降下が大きくなるため、帯電効率が低下することに加え、帯電チューブ200aの抵抗ムラに応じた帯電ムラが発生してしまう。
【0022】
圧接ロール201aは帯電チューブ200aの内側にあり、帯電チューブ200aを挟んで感光体ドラム1と対向している。圧接ロール201aは、金属製の芯金Mの周囲に導電弾性層Lを被覆した構造となっており、図示せぬ電源装置により電圧が印加され、これにより帯電チューブ200aを介して感光体ドラム1を帯電させる。
【0023】
圧接ロール201aの導電弾性層Lは、ウレタン、EPDM(エチレンプロピレンゴム)、シリコン、クロロプレン、エピクロルヒドリン等のゴム材にアセチレンブラック、バルカンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト等の導電性カーボンや金属酸化物等の導電材を含有させ、導電性を持たせた材料を用いることが可能である。
【0024】
圧接ロール201aの硬度は、JIS硬度Aで30度以下の材料で安定した帯電ニップ形成が可能であり、また体積抵抗率は106Ωcm以下の材料を用いることが望ましい。体積抵抗率が106Ωcmを超えると、圧接ロール201aでの電圧降下が大きくなるため、圧接ロール201aの抵抗ムラに応じた帯電ムラが発生してしまうためである。
【0025】
清掃対向部材202は帯電チューブ200aの内側にあり、圧接ロール201aの上方にこれと離間し、帯電チューブ200aとは若干の間隙を有して設けられている。
また、清掃対向部材202は、後述する清掃部材21aが清掃時に帯電チューブ200aを挟んで対向する位置に設けられている。清掃時には、清掃部材21aが駆動装置22により付勢されて帯電チューブ200aを押圧し、これによって帯電チューブ200aが撓んで清掃対向部材202と当接する。圧接ロール201aよりも高硬度の清掃対向部材202に当接することで、清掃部材21aは押圧力を分散されることなく良好に帯電チューブ200a表面を清掃する。
【0026】
清掃対向部材202は、アルミ、SUS(ステンレス鋼)等の金属、あるいはABS(アクリロニトリルブタジエンスチレン)、ポリカーボネート、アクリル、POM(ポリアセタール)等の樹脂部材を弧形状にしたものを用いることができる。あるいは金属部材に樹脂部材を積層させた部材等を用いることができる。
【0027】
清掃対向部材202は、少なくとも清掃時には帯電チューブ200aと摺擦されるため、摩擦による電荷蓄積が起きないように、その体積抵抗率が1012Ωcm以下であることが望ましい。また、圧接ロール201aから帯電チューブ200aを介して清掃対向部材202に電流が流れることによる帯電状態の変動を抑制するためには、清掃対向部材202は圧接ロール201aと同電位にするか、あるいは他の部材と電気的に接続しない(フロート)状態にすることが望ましい。
【0028】
清掃対向部材202には、清掃部材21aが帯電器20aに当接する際に加わる荷重を受けても変形しない程度の剛性が必要であり、その最薄部の厚さについては、金属部材であれば0.2mm以上、樹脂部材であれば1mm以上あるのが望ましい。また、金属部材と樹脂部材とを積層した部材を用いるときは、どちらかの厚みが上記以上になるようにしても良いし、あるいは積層した部材全体の剛性が上記以上になるようにしても良い。
【0029】
図2に清掃対向部材202の形状を示す。同図に示されるように、清掃対向部材202の弧形状は一定の曲率ではなく、帯電チューブ200aの回転方向に沿って上下流端と中央部で曲率を変えるのが望ましい。具体的には、帯電チューブ200aの内径をRt,清掃対向部材202の上下流端部の曲率半径をRe,中央部の曲率半径をRcとしたとき、Rt>Rc>Reとなるのが望ましい。
その理由は、Rt<Rcになると、清掃時に帯電チューブ200aと清掃対向部材202が接触する際、両者の間に「浮き」が生じ、良好な清掃性が得られないことがあるためである。また、Rc<Reになると、やはり清掃時に帯電チューブ200aと清掃対向部材202が接触する際に、清掃対向部材202中央部と帯電チューブ200aの間に「浮き」が生じやすく、さらに清掃対向部材202の端部で帯電チューブ200aに強い圧力がかかるため、帯電チューブ200aの内側に傷がつきやすくなる。したがって、清掃対向部材202の形状(曲率半径)は、上記の関係を満たすようにすることが望ましい。
【0030】
(1−1−2)清掃部材
次に、清掃部材21aの構成を説明する。
図3は清掃部材21aの構成を図1中の矢印A方向から示した正面図、およびこの正面図から90°傾けた方向から示した側面図である。同図に示されたように、清掃部材21aは保持部材210と掻取部材211とを備える。
保持部材210は、厚さ1mmのステンレス合金からなり、掻取部材211は、厚さ1〜3mmのポリウレタンゴムや、あるいは、厚さ50〜500μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)、PI(ポリイミド)、PC(ポリカーボネイト)などの樹脂部材を用いることができる。掻取部材211は帯電チューブ200aの長さと同程度の幅wを有し、清掃時には帯電チューブ200aの接線と約17度の角度をなしてこれと当接する。
【0031】
(1−1−3)駆動装置
次に、駆動装置22の構成を説明する。
図4および図5は駆動装置22の構成を図1中の矢印B方向から示した側面図である。これらの図に示されるように、駆動装置22は、シャフト221と、圧接ロールカム部材222と、清掃部材カム部材223と、清掃部材引張スプリング224と、圧接ロール押圧スプリング225と、圧接ロールトラッキング部材226と、対向部材トラッキング部材227とを備える。なお、これらの図においては駆動装置22の一端のみが示されているが、他端もシャフト221を同一として同様の構成をとっている。なお、駆動装置22は省略されているが、図4,5を正面から示したものがそれぞれ図7,6となる。よって、以下では図4,5に加え、図6,7も適宜参照しつつ説明する。
【0032】
シャフト221は感光体ドラム1の軸方向に平行に延在し、図示せぬ回転装置により回転し、清掃処理時には圧接ロールカム部材222と清掃部材カム部材223を図4に示されるように固定する。また、シャフト221は、画像形成時には圧接ロールカム部材222と清掃部材カム部材223を図5に示されるように固定する。
【0033】
圧接ロールカム部材222は、適度な厚みを有した円形ないし楕円形の円板であり、その中心からやや上方にずれた位置でシャフト221と接合している。すなわち、図中の圧接ロールカム部材222上端および下端からシャフト221接合部までの距離をそれぞれl1,l2とすると、l1は圧接ロール201aを適度に付勢するように値が定められ、l2はl1>l2を満たすようにして値が定められる。
清掃部材カム部材223は、上述した圧接ロールカム部材222とほぼ同様の構造である。図中の清掃部材カム部材223上端および下端からシャフト221接合部までの距離をそれぞれl3,l4とすると、l3は清掃部材21aを帯電チューブ200aに対して適度(加重400〜600g程度)に付勢するような値が設定され、l4はl3>l4を満たすようにして値が定められる。
【0034】
清掃部材引張スプリング224は、一端を駆動装置22の筐体に接合され、他端を清掃部材21aに接合されている。この清掃部材引張スプリング224は、その弾性力により清掃部材21aを図中上方へ引き上げる。
圧接ロール押圧スプリング225は、一端を駆動装置22の筐体に接合され、他端を対向部材トラッキング部材227に接合されている。この圧接ロール押圧スプリング225は、その弾性力により対向部材トラッキング部材227を図中下方へ押し下げる。
【0035】
圧接ロールトラッキング部材226は圧接ロール201aの芯金Mの端部に固定されており、圧接ロールカム部材222により押下されることで圧接ロール201aを押下する。
対向部材トラッキング部材227は圧接ロール201aと清掃対向部材202に固定されており、圧接ロール201aの上下動に清掃対向部材202を従動させる。
【0036】
駆動装置22は以上のような構成となっている。そして、駆動装置22はシャフト221を回転させることにより、図4に示した第1の状態から図5に示した第2の状態へと遷移することで、画像形成装置の画像形成処理と清掃処理とを制御する。
【0037】
(1−2)動作
以上に示された構成のもと、本実施例の帯電装置2aは以下のように動作する。なお、本実施例は、その実施に際して以下のような構成とした。
圧接ロール201aとして、EPDMにCBを分散させて体積抵抗率を104〜105Ωcmに調整した導電発泡層を有するロール部材を用い、帯電チューブ200aとしてはPFAにCBを分散させて表面抵抗率を106〜107Ω/□に調整した厚さ70μm,外径15mmのチューブ部材を用いた。清掃対向部材202としては、厚さ0.3mmのステンレス合金を中央部の曲率半径が14mm,端部の曲率半径が10mm,弧長10mmの弧形状にし、帯電チューブ200aと接触する側にCBを分散して表面抵抗率を104〜106Ω/□に調整した厚さ50μmのPFAフィルムを導電性接着剤で貼り付けた部材を用いた。掻取部材211aとしては、厚さ2mm,自由長10mmのウレタンからなるブレード状の部材を用いた。
また、画像形成装置の構成のうち、本明細書に特に記載のない部分については、富士ゼロックス株式会社製「DocuCentre Color 500」の対応する構成品を用いている。
【0038】
(1−2−1)画像形成時
図6は画像形成時の帯電装置2aの状態を図1と同じ面から示した正面図である。また、帯電装置2aの同じ状態を側面から示したのが図5である。以下、これら2つの図を参照しつつ説明する。
【0039】
画像形成時には、帯電装置2aは図6の状態で帯電処理を行っている。同図に示されるように、帯電器20aは感光体ドラム1と接してこれを帯電させ、また清掃部材21aは帯電器20aと離間している。このとき、図5に示されるように、帯電器20aは圧接ロール押圧スプリング225の弾性力によって感光体ドラム1に押圧されることでこれと接しており、清掃部材21aは清掃部材引張スプリング224の弾性力によって引き上げられることで帯電器20aと離間している。引き上げられた清掃部材21aは、清掃部材カム部材223と当接する位置で固定される。さらにこのとき、清掃対向部材202は、帯電チューブ200aと若干の間隙を有している。
【0040】
(1−2−2)清掃処理時
図7は清掃処理時の帯電装置2aの状態を正面から示した図である。また、帯電装置2aの同じ状態を側面から示したのが図4である。以下、これら2つの図を参照しつつ説明する。
【0041】
画像形成時から清掃処理に動作が移行するときには、図示せぬ回転装置によりシャフト221が180°回転される。すると、圧接ロールカム部材222と清掃部材カム部材223とがこれに従動し、図4に示されるようにそれぞれ圧接ロールトラッキング部材226と清掃部材21aとを押し下げる。
【0042】
このように、清掃処理時には清掃部材21aが帯電チューブ200aに当接することで清掃処理が行われる。しかしこのとき、清掃部材21aが帯電チューブ200aに当接することにより、この部分に摩擦抵抗が生じる。この摩擦抵抗は、帯電チューブ200aの回転に対して負荷として作用する。このため、清掃処理時には帯電チューブ200aがスリップすることがあり、これによって清掃ムラや掻き残しが発生したり、さらには帯電チューブ200aや感光体ドラム1表面に擦過傷が発生することすらある。
【0043】
そこで本実施例では、清掃部材21aと同時に圧接ロールトラッキング部材226も押し下げられることにより、圧接ロール201aはその両端から0.5〜1mm程度押圧されて、図4または図7に示されるように、感光体ドラム1に画像形成時(図5または図6参照)よりもさらに押し込まれた状態となる。これにより、感光体ドラム1と帯電チューブ200aとの間の摩擦抵抗が増大し、この摩擦抵抗が清掃部材21aに起因する回転負荷を打ち消すように作用する。したがって、帯電チューブ200aがスリップすることなく安定して回転することが可能となる。
【0044】
一方、清掃部材21aにおいては、清掃部材カム部材223の作用により、掻取部材211が帯電チューブ200aと当接する。掻取部材211は帯電チューブ200aを介し清掃対向部材202と対向している。清掃対向部材202は帯電チューブ200aよりも高硬度であるため、掻取部材211はこれと対向することにより、その圧接力を分散されることなく帯電チューブ200a表面を良好に清掃することが可能となる。また、清掃対向部材202があることによって、低硬度の圧接ロール201aは帯電チューブ200aを介して掻取部材211と接することがない。したがって、圧接ロール201a表面に変形したり傷ついたりすることによって損傷が発生することを防ぐことが可能となる。
【0045】
このような清掃処理を、画像形成時以外の所定のタイミングで実行することにより、帯電チューブ200aは良好な表面状態を維持することが可能となる。
また、清掃処理が終了したら、シャフト221が再度180°回転されることによりもとの画像形成時の状態になり、画像形成処理が行われる。
【0046】
(1−3)効果の検証
以上のような帯電装置2aを備えた画像形成装置を用いて、本実施例の効果を検証した。検証にあたっては、画像面積率が各色5%とした4色フルカラー原稿(A4サイズ)を100枚複写する毎に清掃処理を行いながら、1000枚の複写像を採取し、採取する毎に帯電チューブ200aの汚れ具合を目視にて評価した。そして、同様の処理を、従来技術を用いた画像形成装置で行うことによって両者を比較した。
【0047】
図8は上述の検証の結果をグラフにて示した図である。同図に示されたように、複写枚数が増えるにつれて、両者の汚れ具合は大きく異なっていくことが明らかになった。20000枚複写時で比較すると、従来例の帯電器20aは全体に外添剤が多く付着しており、また外添剤の付着の仕方にムラが多く、この付着ムラによる帯電ムラが複写像でも認められていた。これに対して本実施例は、帯電器20aへの外添剤の付着が全体的に少なく、大きな付着ムラも認められなかった。また、複写像にも帯電器20aの汚れに起因する画質欠陥は認められず、長期に渡って良好な複写像が得られていた。
以上のように、本実施例を用いることによって、長期間に渡って帯電チューブ200aの汚れを防止できることが確認できた。
【0048】
(2)実施例2
続いて、上述の実施例1とは異なる態様にて実施した例を説明する。
【0049】
一般に、帯電器と感光体ドラムの間で良好なニップを形成するためには、帯電器には低抵抗かつ低硬度の材料を用いることが望ましい。しかし、実施例1の圧接ロール201aの導電弾性層Lを低抵抗にするためには、EPDMに添加するCBの導電剤を増やす必要があるが、導電弾性層L中の導電剤を増やすと硬度が上昇してしまう。
そこで、出願人はEPDMを発泡化することで硬度を低下させることを試みた。しかし、このように圧接ロール201aを低硬度化することによって画像形成時に良好なニップが得られるようになったものの、清掃処理時には清掃部材21aによる押圧力が強すぎてしまい、良好な接触状態で清掃を行うことができなかった。
【0050】
そこで本実施例は、清掃部材に異なる構成を用い、上述したような圧接ロールの材料選択の幅を広げることを主たる目的とした。よって、本実施例と実施例1とでは、構成に共通の部分が多く、動作はほぼ同一である。
そこで以下では、上述の実施例1とは異なる部分を中心に説明を行い、構成の説明においては、実施例1と同一の部分については同じ符号を用いる。また、実施例1と同一の名称でその構成が異なる部分については、符号末尾の「a」、「b」のアルファベットで区別する。
【0051】
(2−1)構成
図9は本実施例における清掃部材21bの構成を示した図である。同図に示されたように、本実施例の清掃部材21bは、実施例1の掻取部材211に代えて、基布212と帯状パイル部材213と接着材214とを備える。
基布212は帯状パイル部材213を織り込むために設けられており、基布212および帯状パイル部材213は、接着材214により保持部材210に接着されている。なお、清掃時の帯電チューブ200bとの摩擦によって帯状パイル部材213には電荷が蓄積されるが、これを防ぐためには帯状パイル部材213として導電性繊維、接着材214には導電性接着材を用いて、保持部材210と帯状パイル部材213の間には電気的導通が確保してこれを電気的に接地すれば良い。
【0052】
帯状パイル部材213はパイル状の繊維を帯状に密集させたものである。帯状パイル部材213には、レーヨン、ナイロン、ポリプロピレン等からなる合成繊維や、それらにカーボンを分散させた導電性繊維を材料として用いる。除去対象である外添剤の一次粒径は1μm以下であり、凝集塊の大きさでも数μmであるため、繊維の太さも数〜数十μmのものが望ましく、1〜50デニール、望ましくは1〜10デニールのものを用いるのが良い。パイル繊維の密度としては、50000〜120000本/inch2のものを用い、パイル長は1〜10mmとした。
【0053】
以上のような清掃部材21bを用いることで、本実施例においては圧接ロール201bの導電弾性層Lとして、実施例1と同一の材料を発泡化させたスポンジ材を用いることが可能となった。これにより、低抵抗と低硬度の両立をより容易に獲得できるようになった。
【0054】
さらに、本実施例では帯電チューブの改良についても試みた。
図10は本実施例における帯電チューブ200bの構成を示した図である。帯電チューブ200bは、内側に導電層Lb1、外側に半導電性基材Lb2を有する。
半導電性基材Lb2には実施例1の半導電抵抗層La1と同様の材料を用いることができるが、ゴム材料であれば厚さは0.3mm以上であることが望ましい。
厚さが0.3mmより薄いと、内部に設置された圧接ロール201bの導電弾性層Lと接触する際に、スポンジ状の導電弾性層Lのセルに応じた凹凸が帯電チューブ200bの表面に出てしまうため、帯電チューブ200bと感光体ドラム1との接触が部分的に不充分になるからである。
【0055】
導電層Lb1には、帯電チューブ200bの表面が体積抵抗率106〜109Ωcmとなるような材料が適宜選択される。体積抵抗率が106Ωcmよりも低い材料を用いると、感光体ドラム1にピンホール等の欠陥があったときに大電流が流れ、著しい画像欠陥が生じる。また、体積抵抗率が109Ωcmよりも高い材料を用いると、帯電チューブ200bでの電圧降下が大きくなるため、帯電効率が低下することに加え、帯電チューブ200bの抵抗ムラに応じた帯電ムラが発生してしまう。
【0056】
本実施例の帯電装置2bは、以上のような構成となっている。この構成のもと、上述の実施例1と同様にして画像形成処理および清掃処理が行われる。ただし、清掃部材や圧接ロールが実施例1とは異なるため、清掃部材カム部材223や圧接ロール押圧スプリング225には適宜変更がなされ、それぞれ適当な押圧力となるべく寸法や弾性定数が決定される。
【0057】
(2−2)効果の検証
以上のような帯電装置2bを備えた画像形成装置を用いて、本実施例の効果を検証した。検証にあたっては、実施例1と同一手法とした。
この結果、実施例1と同様に、20000枚複写時においても帯電器20bへの外添剤の付着が全体に少なく、大きな付着ムラも認められなかった。また、複写像にも帯電器20bの汚れに起因する画質欠陥は認められず、長期に渡って良好な複写像が得られていた。
【0058】
そこで、さらに複写枚数を増やし、本実施例を、従来例ではなく実施例1と比較した。
実施例1では、50000枚複写した時点で圧接ロール201aの周長と同じ周期で軽微な黒点(帯電不良)が発生していた。検証後の実施例1の圧接ロール201aを取り出したところ、圧接ロール201a上に白濁した部分が数カ所認められた。これは、清掃部材21aで除去した外添剤の一部が帯電チューブ200aの端部から内部に侵入し、圧接ロール201aに付着したものと推測している。この外添剤の付着により、圧接ロール201aと帯電チューブ200aの接触状態が悪くなった部分で帯電不良を引き起こし、複写画像上軽微な黒点になっていた。
これに対して、テスト後の本実施例の圧接ロール201bを確認したところ、実施例1と同様に圧接ロール201bも白濁した部分が数カ所認められたが、実施例1のような帯電不良は発生していなかった。この理由としては、本実施例の帯電チューブ200bの内面には導電層Lb1が形成されているためと推測される。導電層Lb1が形成されているため、圧接ロール201bと帯電チューブ200bとの接触が不充分な部分があっても、その周囲の良好な接触部から電流が回り込み、帯電チューブ200b内面をほぼ同電位にすることができ、圧接ロール201b上の異物などの影響を受け難いのだと考えられる。
【0059】
(3)変形例
なお、本発明は上述した態様に限定されず、以下に示される変形が可能である。
本発明には2つの実施例を記載したが、これら2つの態様に限定されるものではない。例えば、実施例2に記載された清掃部材21bを実施例1において用いることや、同様に、実施例2に記載された帯電チューブ200bを実施例1において用いることはもちろん可能である。
【0060】
また、各部材の形状についても、本発明の技術思想の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、清掃対向部材202は図2に示されるような形状であるとしたが、清掃対向部材202のうち、円弧状の必要があるのは帯電チューブ200aと接する上面のみである。そのため、清掃対向部材202は楕円形であっても良く、或いは蒲鉾型(半円形)であっても良い。
【0061】
さらには、清掃処理時に帯電チューブ200aと軸方向に渡って均一な接触を保つために、清掃対向部材202の軸方向について数カ所、帯電チューブ200aの移動方向に伸びたリブ部材202Rを設けて、軸方向の撓みを防止することも可能である。この一例を図11に示す。
【0062】
【発明の効果】
上記したように本発明によれば、長期に渡って良好な帯電能力を維持でき、かつ、部材の材料選択に幅のある帯電器清掃手段を備えた帯電装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る帯電装置の構成を示した図である。
【図2】同実施形態に係る帯電装置の清掃対向部材の形状を示した図である。
【図3】同実施形態に係る帯電装置の清掃部材の構成を示した図である。
【図4】同実施形態に係る帯電装置の駆動装置の構成を示した図である(画像形成時)。
【図5】同実施形態に係る帯電装置の駆動装置の構成を示した図である(清掃処理時)。
【図6】同実施形態に係る帯電装置の画像形成時の状態を示した正面図である。
【図7】同実施形態に係る帯電装置の清掃処理時の状態を示した正面図である。
【図8】同実施形態の検証結果をグラフにて示した図である。
【図9】本発明の別の実施形態に係る帯電装置の清掃部材の構成を示した図である。
【図10】同実施形態に係る帯電装置の帯電チューブの構成を示した図である。
【図11】清掃対向部材の変形例を示した図である。
【図12】接触型帯電器を備えた画像形成装置の一例を示した図である。
【符号の説明】
1…感光体ドラム、2…帯電装置、3…露光器、4…現像器、5…中間転写ベルト、51…一次転写ロール、52…二次転写ロール、53…対向ロール、6…感光体クリーナ、61…クリーニングブラシ、62…クリーニングブレード、7…ベルトクリーナ、81…フィードロール、82…レジストロール、83…搬送ベルト、9…定着器、10…転写材、20…帯電器、200…帯電チューブ、201…圧接ロール、202…清掃対向部材、21…清掃部材、210…保持部材、211…掻取部材、212…基布、213…帯状パイル部材、214…接着材、22…駆動装置、221…シャフト、222…圧接ロールカム部材、223…清掃部材カム部材、224…清掃部材引張スプリング、225…圧接ロール押圧スプリング、226…圧接ロールトラッキング部材、227…対向部材トラッキング部材。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真画像形成装置の帯電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真複写機やレーザープリンター等の画像形成装置において、像担持体を帯電させる帯電装置として接触型帯電器が従来より用いられている。
図12はこのような接触型帯電器を備えた画像形成装置の一例を示した図である。同図において、感光体ドラム1は図中の矢印D方向へ約220mm/secの速度で回転し、感光体ドラム1の周囲には、帯電装置2、露光器3、現像器4、中間転写ベルト5、および感光体クリーナ6が備わっている。このような構成のもと、以下のような電子写真プロセスによって、モノクロまたはカラーのトナー像が形成される。
【0003】
感光体ドラム1表面は帯電装置2により一様に帯電され、次いで露光器3により露光されることで部分的に電荷を失うことで、ここに電荷の有無による像(静電潜像)が形成される。現像器4からは静電潜像とは逆の電荷を帯びたトナーが吐出され、この静電潜像上の電荷の存在する部分に付着してトナー像を形成する。
【0004】
感光体ドラム1上のトナー像は、一次転写ロール51の部分で、感光体ドラム1とほぼ等速に回転している中間転写ベルト5へと転写される。中間転写ベルト5上のトナー像は、二次転写ロール52と対向ロール53の対向する二次転写位置において、二次転写ロール52と対向ロール53間の電位差により発生する電界の作用を受け、フィードロール81、レジストロール82により二次転写位置に搬送された転写材10に転写される。その後、転写材10上のトナー像は搬送ベルト83により搬送され、定着器9で加熱されることにより転写材10上に定着する。
【0005】
このとき、中間転写ベルト5には僅かながらトナーが残留しているが、これはベルトクリーナ7により回収される。一方、感光体ドラム1上にもトナーが残留しているが、これは感光体クリーナ6により回収される。感光体クリーナ6内部では、トナーがクリーニングブラシ61によって掻き乱されて感光体ドラム1との付着力を軽減された後、クリーニングブレード62の摺動による機械的な掻き取り力を受けて、感光体ドラム1の表面より除去される。
【0006】
クリーニングブレード62によって掻き取られたトナーは、その大部分が感光体クリーナ6内部に設けられた図示せぬ搬送手段によって、図示せぬ廃トナー回収手段に搬送されるが、一部はクリーニングブレード62と感光体ドラム1との間に形成された楔形の空間に堆積する。ここに堆積したトナーは、クリーニングブレード62からの圧接力や感光体ドラム1との摺擦力を受け、その表面に付着された外添剤が剥離してしまう。剥離した外添剤は、その粒子径のオーダーがトナーに比べて一桁ないし二桁小さく、また球形状のものが多いため、その多くはクリーニングブレード62をすり抜けてしまう。
クリーニングブレード62をすり抜けた外添剤は、感光体ドラム1に付着して搬送されながら帯電装置2の位置まで到達する。ここにおいて、帯電装置2と感光体ドラム1に挟まれた外添剤の大部分は、帯電ニップを通過後、帯電装置2の帯電ロール20に付着する。
【0007】
上記のプロセスを繰り返すうちに、帯電ロール20の表面には外添剤が堆積していく。これを除去する清掃手段が清掃部材21であり、この清掃部材21には帯電ロール20と接離可能にする駆動装置22が備えられている。所定のプリント枚数、例えば100枚〜1000枚を印刷した後で、帯電ロール20がこの清掃部材21に当接されながら回転することで、堆積した外添剤は除去される。この動作を一回ないし数回行うことで、帯電装置2の表面の清掃が行われる。清掃処理が終了したら、清掃部材21は駆動装置22によって帯電装置2から離間される。
このとき清掃部材21により充分な清掃性を得るためには、ブラシ、ブレード、フィルム形状などの清掃部材21を帯電ロール20に押し付ける必要がある。
しかし、清掃部材21を押し付ける力が強すぎると、帯電ロール20の回転負荷が上昇してしまいスムーズに回転せず、ひどい場合は帯電ロール20が停止してしまうという問題があった。
【0008】
この問題を解決するために、特許文献1には、帯電ロールと感光体の接触圧力より帯電ロールとクリーニングブレード(清掃手段)の接触圧力を小さくし、かつ帯電ロールと感光体の摩擦係数より帯電ロールとクリーニングブレードの摩擦係数の方を小さくする例が開示されている。また特許文献2には、帯電ロールクリーニング部材(清掃手段)の摩擦係数を感光体の摩擦係数より小さくする例が開示されている。
【0009】
【特許文献1】
特開平6−342237号公報
【特許文献2】
特開平7−14251号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の帯電器清掃手段を用いる場合、以下のような問題があった。
まず、特許文献1に開示された例の場合、帯電ロールと感光体の接触圧を小さくするためには、クリーニングブレードのゴム硬度を帯電ロールのゴム硬度より柔らかいものとしている。しかしながら、同文献に開示されているように、例えばJIS硬度Aで40度以上の比較的硬い帯電ロールを使うと感光体と良好なニップを形成するのが困難であり、帯電ムラが発生しやすくなるという問題があった。
また、特許文献2に開示された例の場合、帯電ロールクリーニング部材(清掃手段)の摩擦係数が小さい部材を使用するため、帯電ロールの回転ムラが生じにくくなったが、帯電ロールに付着したトナーや外添剤に対して十分な掻き取り力を与えることができず,トナーや外添剤がすり抜けてしまい、良好な清掃性が得られないという問題があった。
すなわち、従来の帯電器清掃手段は、良好な帯電性と清掃性の両立が非常に困難であり、仮に両立が可能であるとしても、清掃部材や帯電ロールの材料選択に幅がなく、その実施には困難が伴うものであった。
【0011】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、長期に渡って良好な帯電能力を維持でき、かつ、部材の材料選択に幅のある帯電器清掃手段を備えた帯電装置を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、被帯電体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段に接離可能に設けられ前記帯電手段を清掃する清掃手段とを備えた帯電装置であって、前記帯電手段が、導電性を有するチューブ状部材と、前記チューブ状部材に内接しており、この内接部分において前記チューブ状部材を前記被帯電体の方向に付勢する導電性弾性部材と、前記チューブ状部材の内側にあって、前記チューブ状部材を挟んで前記清掃手段と対向する位置に設けられた清掃対向部材とを有する帯電装置を提供する。
清掃手段が帯電手段を清掃する際に清掃対向部材がチューブ状部材を挟んで対向するから、清掃手段は圧接力を分散されることなくチューブ状部材と接することができる。これにより、清掃手段は良好な清掃性能を実現し、この帯電装置は長期に渡って良好な帯電能力を維持することが可能となる。
【0013】
また、本発明の望ましい態様においては、上述した帯電装置において、前記チューブ状部材は前記被帯電体の回転に伴って回転し、非画像形成時において前記チューブ状部材の清掃処理を実行する制御手段と、前記清掃処理時には、前記導電性弾性部材が前記チューブ状部材を前記被帯電体の方向に付勢する圧力を画像形成時よりも増加させる位置に前記チューブ状部材を移動させる移動手段とを有する。
清掃処理時にはチューブ状部材と被帯電体との間に画像形成時よりも大きな摩擦抵抗が生じるため、清掃手段が充分な圧接力を以てチューブ状部材と接して清掃処理をすることが可能となる。これにより、この帯電装置はさらに長期に渡って良好な帯電能力を維持することが可能となる。
【0014】
また、本発明の望ましい態様においては、上述した帯電装置において、前記チューブ状部材の前記導電性弾性部材が接する側に、106Ω/□以下の表面抵抗率を有する導電層が設けられている。
これにより、導電性弾性部材表面に異物があっても帯電不良が生じず、さらに良好な帯電能力を得ることが可能となる。
【0015】
また、本発明の帯電装置は、これを帯電手段として用いた画像形成装置、或いはこの画像形成装置に着脱可能なカートリッジ装置にも適用される。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態において、従来技術と異なるのは帯電装置であるので、以下ではこの帯電装置の構成と動作を中心に説明を行う。動作においては、特に清掃時の処理について詳細に説明する。また、従来技術と同じ装置あるいは部材については、同一の符号を付している。
【0017】
(1)実施例1
(1−1)構成
図1は本発明の一実施形態に係る帯電装置2aの構成を示した図である。同図に示されるように、帯電装置2aは、帯電チューブ200a、圧接ロール201a、および清掃対向部材202を備えた帯電器20aと、清掃部材21aと、駆動装置22とを備えている。
【0018】
(1−1−1)帯電器
まず、帯電器20aのそれぞれの部材について説明する。
帯電チューブ200aは中空部材で、その中空部分には圧接ロール201aと清掃対向部材202が設けられている。帯電チューブ200aは感光体ドラム1と接しており、接触面の摩擦抵抗により感光体ドラム1の回転に伴って回転する。
【0019】
帯電チューブ200aは、内側に半導電抵抗層La1、外側に表面層La2を積層させたチューブ状部材である。半導電抵抗層La1としては、ウレタン、EPDM(エチレンプロピレンゴム)、シリコン、クロロプレン、エピクロルヒドリン等のゴム材に、4級アンモニウム塩等の有機電解質を含有させて抵抗を半導電性に制御したものを用いることができる。表面層La2としては、フッ素系樹脂、ナイロン系樹脂などにCB(カーボンブラック)、金属酸化物等の導電剤を分散させたコート層を用いることができる。
あるいは、帯電チューブ200aとして半導電抵抗層La1と表面層La2のかわりに、PC(ポリカーボネート)、PA(ポリアミド)、PI(ポリイミド)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等の樹脂に、アセチレンブラック、バルカンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト等の導電性カーボンや金属酸化物等の導電剤を分散させ、抵抗を半導電領域に制御した単層からなるチューブ部材を用いることも可能である。
【0020】
帯電チューブ200aの厚さは、ゴム材料であれば0.1〜1.0mmであることが望ましい。厚さが0.1mm以下の場合、厚さのばらつきを抑制するのが製造上困難であることに加え、使用しているうちに部分的な永久歪が発生するなど耐久性の点で問題がある。また、厚さが1.0mmを超える場合、圧接ロール201aと帯電チューブ200aが重なる際の見かけ硬度が高くなり、安定した帯電ニップを得ることが困難である。
【0021】
帯電チューブ200aの抵抗は、体積抵抗率106〜109Ωcmであることが望ましい。体積抵抗率が106Ωcmよりも低い材料を用いると、感光体ドラム1にピンホール等の欠陥があったときに大電流が流れ、著しい画像欠陥が生じる。また、体積抵抗率が109Ωcmよりも高い材料を用いると、帯電チューブ200aでの電圧降下が大きくなるため、帯電効率が低下することに加え、帯電チューブ200aの抵抗ムラに応じた帯電ムラが発生してしまう。
【0022】
圧接ロール201aは帯電チューブ200aの内側にあり、帯電チューブ200aを挟んで感光体ドラム1と対向している。圧接ロール201aは、金属製の芯金Mの周囲に導電弾性層Lを被覆した構造となっており、図示せぬ電源装置により電圧が印加され、これにより帯電チューブ200aを介して感光体ドラム1を帯電させる。
【0023】
圧接ロール201aの導電弾性層Lは、ウレタン、EPDM(エチレンプロピレンゴム)、シリコン、クロロプレン、エピクロルヒドリン等のゴム材にアセチレンブラック、バルカンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト等の導電性カーボンや金属酸化物等の導電材を含有させ、導電性を持たせた材料を用いることが可能である。
【0024】
圧接ロール201aの硬度は、JIS硬度Aで30度以下の材料で安定した帯電ニップ形成が可能であり、また体積抵抗率は106Ωcm以下の材料を用いることが望ましい。体積抵抗率が106Ωcmを超えると、圧接ロール201aでの電圧降下が大きくなるため、圧接ロール201aの抵抗ムラに応じた帯電ムラが発生してしまうためである。
【0025】
清掃対向部材202は帯電チューブ200aの内側にあり、圧接ロール201aの上方にこれと離間し、帯電チューブ200aとは若干の間隙を有して設けられている。
また、清掃対向部材202は、後述する清掃部材21aが清掃時に帯電チューブ200aを挟んで対向する位置に設けられている。清掃時には、清掃部材21aが駆動装置22により付勢されて帯電チューブ200aを押圧し、これによって帯電チューブ200aが撓んで清掃対向部材202と当接する。圧接ロール201aよりも高硬度の清掃対向部材202に当接することで、清掃部材21aは押圧力を分散されることなく良好に帯電チューブ200a表面を清掃する。
【0026】
清掃対向部材202は、アルミ、SUS(ステンレス鋼)等の金属、あるいはABS(アクリロニトリルブタジエンスチレン)、ポリカーボネート、アクリル、POM(ポリアセタール)等の樹脂部材を弧形状にしたものを用いることができる。あるいは金属部材に樹脂部材を積層させた部材等を用いることができる。
【0027】
清掃対向部材202は、少なくとも清掃時には帯電チューブ200aと摺擦されるため、摩擦による電荷蓄積が起きないように、その体積抵抗率が1012Ωcm以下であることが望ましい。また、圧接ロール201aから帯電チューブ200aを介して清掃対向部材202に電流が流れることによる帯電状態の変動を抑制するためには、清掃対向部材202は圧接ロール201aと同電位にするか、あるいは他の部材と電気的に接続しない(フロート)状態にすることが望ましい。
【0028】
清掃対向部材202には、清掃部材21aが帯電器20aに当接する際に加わる荷重を受けても変形しない程度の剛性が必要であり、その最薄部の厚さについては、金属部材であれば0.2mm以上、樹脂部材であれば1mm以上あるのが望ましい。また、金属部材と樹脂部材とを積層した部材を用いるときは、どちらかの厚みが上記以上になるようにしても良いし、あるいは積層した部材全体の剛性が上記以上になるようにしても良い。
【0029】
図2に清掃対向部材202の形状を示す。同図に示されるように、清掃対向部材202の弧形状は一定の曲率ではなく、帯電チューブ200aの回転方向に沿って上下流端と中央部で曲率を変えるのが望ましい。具体的には、帯電チューブ200aの内径をRt,清掃対向部材202の上下流端部の曲率半径をRe,中央部の曲率半径をRcとしたとき、Rt>Rc>Reとなるのが望ましい。
その理由は、Rt<Rcになると、清掃時に帯電チューブ200aと清掃対向部材202が接触する際、両者の間に「浮き」が生じ、良好な清掃性が得られないことがあるためである。また、Rc<Reになると、やはり清掃時に帯電チューブ200aと清掃対向部材202が接触する際に、清掃対向部材202中央部と帯電チューブ200aの間に「浮き」が生じやすく、さらに清掃対向部材202の端部で帯電チューブ200aに強い圧力がかかるため、帯電チューブ200aの内側に傷がつきやすくなる。したがって、清掃対向部材202の形状(曲率半径)は、上記の関係を満たすようにすることが望ましい。
【0030】
(1−1−2)清掃部材
次に、清掃部材21aの構成を説明する。
図3は清掃部材21aの構成を図1中の矢印A方向から示した正面図、およびこの正面図から90°傾けた方向から示した側面図である。同図に示されたように、清掃部材21aは保持部材210と掻取部材211とを備える。
保持部材210は、厚さ1mmのステンレス合金からなり、掻取部材211は、厚さ1〜3mmのポリウレタンゴムや、あるいは、厚さ50〜500μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)、PI(ポリイミド)、PC(ポリカーボネイト)などの樹脂部材を用いることができる。掻取部材211は帯電チューブ200aの長さと同程度の幅wを有し、清掃時には帯電チューブ200aの接線と約17度の角度をなしてこれと当接する。
【0031】
(1−1−3)駆動装置
次に、駆動装置22の構成を説明する。
図4および図5は駆動装置22の構成を図1中の矢印B方向から示した側面図である。これらの図に示されるように、駆動装置22は、シャフト221と、圧接ロールカム部材222と、清掃部材カム部材223と、清掃部材引張スプリング224と、圧接ロール押圧スプリング225と、圧接ロールトラッキング部材226と、対向部材トラッキング部材227とを備える。なお、これらの図においては駆動装置22の一端のみが示されているが、他端もシャフト221を同一として同様の構成をとっている。なお、駆動装置22は省略されているが、図4,5を正面から示したものがそれぞれ図7,6となる。よって、以下では図4,5に加え、図6,7も適宜参照しつつ説明する。
【0032】
シャフト221は感光体ドラム1の軸方向に平行に延在し、図示せぬ回転装置により回転し、清掃処理時には圧接ロールカム部材222と清掃部材カム部材223を図4に示されるように固定する。また、シャフト221は、画像形成時には圧接ロールカム部材222と清掃部材カム部材223を図5に示されるように固定する。
【0033】
圧接ロールカム部材222は、適度な厚みを有した円形ないし楕円形の円板であり、その中心からやや上方にずれた位置でシャフト221と接合している。すなわち、図中の圧接ロールカム部材222上端および下端からシャフト221接合部までの距離をそれぞれl1,l2とすると、l1は圧接ロール201aを適度に付勢するように値が定められ、l2はl1>l2を満たすようにして値が定められる。
清掃部材カム部材223は、上述した圧接ロールカム部材222とほぼ同様の構造である。図中の清掃部材カム部材223上端および下端からシャフト221接合部までの距離をそれぞれl3,l4とすると、l3は清掃部材21aを帯電チューブ200aに対して適度(加重400〜600g程度)に付勢するような値が設定され、l4はl3>l4を満たすようにして値が定められる。
【0034】
清掃部材引張スプリング224は、一端を駆動装置22の筐体に接合され、他端を清掃部材21aに接合されている。この清掃部材引張スプリング224は、その弾性力により清掃部材21aを図中上方へ引き上げる。
圧接ロール押圧スプリング225は、一端を駆動装置22の筐体に接合され、他端を対向部材トラッキング部材227に接合されている。この圧接ロール押圧スプリング225は、その弾性力により対向部材トラッキング部材227を図中下方へ押し下げる。
【0035】
圧接ロールトラッキング部材226は圧接ロール201aの芯金Mの端部に固定されており、圧接ロールカム部材222により押下されることで圧接ロール201aを押下する。
対向部材トラッキング部材227は圧接ロール201aと清掃対向部材202に固定されており、圧接ロール201aの上下動に清掃対向部材202を従動させる。
【0036】
駆動装置22は以上のような構成となっている。そして、駆動装置22はシャフト221を回転させることにより、図4に示した第1の状態から図5に示した第2の状態へと遷移することで、画像形成装置の画像形成処理と清掃処理とを制御する。
【0037】
(1−2)動作
以上に示された構成のもと、本実施例の帯電装置2aは以下のように動作する。なお、本実施例は、その実施に際して以下のような構成とした。
圧接ロール201aとして、EPDMにCBを分散させて体積抵抗率を104〜105Ωcmに調整した導電発泡層を有するロール部材を用い、帯電チューブ200aとしてはPFAにCBを分散させて表面抵抗率を106〜107Ω/□に調整した厚さ70μm,外径15mmのチューブ部材を用いた。清掃対向部材202としては、厚さ0.3mmのステンレス合金を中央部の曲率半径が14mm,端部の曲率半径が10mm,弧長10mmの弧形状にし、帯電チューブ200aと接触する側にCBを分散して表面抵抗率を104〜106Ω/□に調整した厚さ50μmのPFAフィルムを導電性接着剤で貼り付けた部材を用いた。掻取部材211aとしては、厚さ2mm,自由長10mmのウレタンからなるブレード状の部材を用いた。
また、画像形成装置の構成のうち、本明細書に特に記載のない部分については、富士ゼロックス株式会社製「DocuCentre Color 500」の対応する構成品を用いている。
【0038】
(1−2−1)画像形成時
図6は画像形成時の帯電装置2aの状態を図1と同じ面から示した正面図である。また、帯電装置2aの同じ状態を側面から示したのが図5である。以下、これら2つの図を参照しつつ説明する。
【0039】
画像形成時には、帯電装置2aは図6の状態で帯電処理を行っている。同図に示されるように、帯電器20aは感光体ドラム1と接してこれを帯電させ、また清掃部材21aは帯電器20aと離間している。このとき、図5に示されるように、帯電器20aは圧接ロール押圧スプリング225の弾性力によって感光体ドラム1に押圧されることでこれと接しており、清掃部材21aは清掃部材引張スプリング224の弾性力によって引き上げられることで帯電器20aと離間している。引き上げられた清掃部材21aは、清掃部材カム部材223と当接する位置で固定される。さらにこのとき、清掃対向部材202は、帯電チューブ200aと若干の間隙を有している。
【0040】
(1−2−2)清掃処理時
図7は清掃処理時の帯電装置2aの状態を正面から示した図である。また、帯電装置2aの同じ状態を側面から示したのが図4である。以下、これら2つの図を参照しつつ説明する。
【0041】
画像形成時から清掃処理に動作が移行するときには、図示せぬ回転装置によりシャフト221が180°回転される。すると、圧接ロールカム部材222と清掃部材カム部材223とがこれに従動し、図4に示されるようにそれぞれ圧接ロールトラッキング部材226と清掃部材21aとを押し下げる。
【0042】
このように、清掃処理時には清掃部材21aが帯電チューブ200aに当接することで清掃処理が行われる。しかしこのとき、清掃部材21aが帯電チューブ200aに当接することにより、この部分に摩擦抵抗が生じる。この摩擦抵抗は、帯電チューブ200aの回転に対して負荷として作用する。このため、清掃処理時には帯電チューブ200aがスリップすることがあり、これによって清掃ムラや掻き残しが発生したり、さらには帯電チューブ200aや感光体ドラム1表面に擦過傷が発生することすらある。
【0043】
そこで本実施例では、清掃部材21aと同時に圧接ロールトラッキング部材226も押し下げられることにより、圧接ロール201aはその両端から0.5〜1mm程度押圧されて、図4または図7に示されるように、感光体ドラム1に画像形成時(図5または図6参照)よりもさらに押し込まれた状態となる。これにより、感光体ドラム1と帯電チューブ200aとの間の摩擦抵抗が増大し、この摩擦抵抗が清掃部材21aに起因する回転負荷を打ち消すように作用する。したがって、帯電チューブ200aがスリップすることなく安定して回転することが可能となる。
【0044】
一方、清掃部材21aにおいては、清掃部材カム部材223の作用により、掻取部材211が帯電チューブ200aと当接する。掻取部材211は帯電チューブ200aを介し清掃対向部材202と対向している。清掃対向部材202は帯電チューブ200aよりも高硬度であるため、掻取部材211はこれと対向することにより、その圧接力を分散されることなく帯電チューブ200a表面を良好に清掃することが可能となる。また、清掃対向部材202があることによって、低硬度の圧接ロール201aは帯電チューブ200aを介して掻取部材211と接することがない。したがって、圧接ロール201a表面に変形したり傷ついたりすることによって損傷が発生することを防ぐことが可能となる。
【0045】
このような清掃処理を、画像形成時以外の所定のタイミングで実行することにより、帯電チューブ200aは良好な表面状態を維持することが可能となる。
また、清掃処理が終了したら、シャフト221が再度180°回転されることによりもとの画像形成時の状態になり、画像形成処理が行われる。
【0046】
(1−3)効果の検証
以上のような帯電装置2aを備えた画像形成装置を用いて、本実施例の効果を検証した。検証にあたっては、画像面積率が各色5%とした4色フルカラー原稿(A4サイズ)を100枚複写する毎に清掃処理を行いながら、1000枚の複写像を採取し、採取する毎に帯電チューブ200aの汚れ具合を目視にて評価した。そして、同様の処理を、従来技術を用いた画像形成装置で行うことによって両者を比較した。
【0047】
図8は上述の検証の結果をグラフにて示した図である。同図に示されたように、複写枚数が増えるにつれて、両者の汚れ具合は大きく異なっていくことが明らかになった。20000枚複写時で比較すると、従来例の帯電器20aは全体に外添剤が多く付着しており、また外添剤の付着の仕方にムラが多く、この付着ムラによる帯電ムラが複写像でも認められていた。これに対して本実施例は、帯電器20aへの外添剤の付着が全体的に少なく、大きな付着ムラも認められなかった。また、複写像にも帯電器20aの汚れに起因する画質欠陥は認められず、長期に渡って良好な複写像が得られていた。
以上のように、本実施例を用いることによって、長期間に渡って帯電チューブ200aの汚れを防止できることが確認できた。
【0048】
(2)実施例2
続いて、上述の実施例1とは異なる態様にて実施した例を説明する。
【0049】
一般に、帯電器と感光体ドラムの間で良好なニップを形成するためには、帯電器には低抵抗かつ低硬度の材料を用いることが望ましい。しかし、実施例1の圧接ロール201aの導電弾性層Lを低抵抗にするためには、EPDMに添加するCBの導電剤を増やす必要があるが、導電弾性層L中の導電剤を増やすと硬度が上昇してしまう。
そこで、出願人はEPDMを発泡化することで硬度を低下させることを試みた。しかし、このように圧接ロール201aを低硬度化することによって画像形成時に良好なニップが得られるようになったものの、清掃処理時には清掃部材21aによる押圧力が強すぎてしまい、良好な接触状態で清掃を行うことができなかった。
【0050】
そこで本実施例は、清掃部材に異なる構成を用い、上述したような圧接ロールの材料選択の幅を広げることを主たる目的とした。よって、本実施例と実施例1とでは、構成に共通の部分が多く、動作はほぼ同一である。
そこで以下では、上述の実施例1とは異なる部分を中心に説明を行い、構成の説明においては、実施例1と同一の部分については同じ符号を用いる。また、実施例1と同一の名称でその構成が異なる部分については、符号末尾の「a」、「b」のアルファベットで区別する。
【0051】
(2−1)構成
図9は本実施例における清掃部材21bの構成を示した図である。同図に示されたように、本実施例の清掃部材21bは、実施例1の掻取部材211に代えて、基布212と帯状パイル部材213と接着材214とを備える。
基布212は帯状パイル部材213を織り込むために設けられており、基布212および帯状パイル部材213は、接着材214により保持部材210に接着されている。なお、清掃時の帯電チューブ200bとの摩擦によって帯状パイル部材213には電荷が蓄積されるが、これを防ぐためには帯状パイル部材213として導電性繊維、接着材214には導電性接着材を用いて、保持部材210と帯状パイル部材213の間には電気的導通が確保してこれを電気的に接地すれば良い。
【0052】
帯状パイル部材213はパイル状の繊維を帯状に密集させたものである。帯状パイル部材213には、レーヨン、ナイロン、ポリプロピレン等からなる合成繊維や、それらにカーボンを分散させた導電性繊維を材料として用いる。除去対象である外添剤の一次粒径は1μm以下であり、凝集塊の大きさでも数μmであるため、繊維の太さも数〜数十μmのものが望ましく、1〜50デニール、望ましくは1〜10デニールのものを用いるのが良い。パイル繊維の密度としては、50000〜120000本/inch2のものを用い、パイル長は1〜10mmとした。
【0053】
以上のような清掃部材21bを用いることで、本実施例においては圧接ロール201bの導電弾性層Lとして、実施例1と同一の材料を発泡化させたスポンジ材を用いることが可能となった。これにより、低抵抗と低硬度の両立をより容易に獲得できるようになった。
【0054】
さらに、本実施例では帯電チューブの改良についても試みた。
図10は本実施例における帯電チューブ200bの構成を示した図である。帯電チューブ200bは、内側に導電層Lb1、外側に半導電性基材Lb2を有する。
半導電性基材Lb2には実施例1の半導電抵抗層La1と同様の材料を用いることができるが、ゴム材料であれば厚さは0.3mm以上であることが望ましい。
厚さが0.3mmより薄いと、内部に設置された圧接ロール201bの導電弾性層Lと接触する際に、スポンジ状の導電弾性層Lのセルに応じた凹凸が帯電チューブ200bの表面に出てしまうため、帯電チューブ200bと感光体ドラム1との接触が部分的に不充分になるからである。
【0055】
導電層Lb1には、帯電チューブ200bの表面が体積抵抗率106〜109Ωcmとなるような材料が適宜選択される。体積抵抗率が106Ωcmよりも低い材料を用いると、感光体ドラム1にピンホール等の欠陥があったときに大電流が流れ、著しい画像欠陥が生じる。また、体積抵抗率が109Ωcmよりも高い材料を用いると、帯電チューブ200bでの電圧降下が大きくなるため、帯電効率が低下することに加え、帯電チューブ200bの抵抗ムラに応じた帯電ムラが発生してしまう。
【0056】
本実施例の帯電装置2bは、以上のような構成となっている。この構成のもと、上述の実施例1と同様にして画像形成処理および清掃処理が行われる。ただし、清掃部材や圧接ロールが実施例1とは異なるため、清掃部材カム部材223や圧接ロール押圧スプリング225には適宜変更がなされ、それぞれ適当な押圧力となるべく寸法や弾性定数が決定される。
【0057】
(2−2)効果の検証
以上のような帯電装置2bを備えた画像形成装置を用いて、本実施例の効果を検証した。検証にあたっては、実施例1と同一手法とした。
この結果、実施例1と同様に、20000枚複写時においても帯電器20bへの外添剤の付着が全体に少なく、大きな付着ムラも認められなかった。また、複写像にも帯電器20bの汚れに起因する画質欠陥は認められず、長期に渡って良好な複写像が得られていた。
【0058】
そこで、さらに複写枚数を増やし、本実施例を、従来例ではなく実施例1と比較した。
実施例1では、50000枚複写した時点で圧接ロール201aの周長と同じ周期で軽微な黒点(帯電不良)が発生していた。検証後の実施例1の圧接ロール201aを取り出したところ、圧接ロール201a上に白濁した部分が数カ所認められた。これは、清掃部材21aで除去した外添剤の一部が帯電チューブ200aの端部から内部に侵入し、圧接ロール201aに付着したものと推測している。この外添剤の付着により、圧接ロール201aと帯電チューブ200aの接触状態が悪くなった部分で帯電不良を引き起こし、複写画像上軽微な黒点になっていた。
これに対して、テスト後の本実施例の圧接ロール201bを確認したところ、実施例1と同様に圧接ロール201bも白濁した部分が数カ所認められたが、実施例1のような帯電不良は発生していなかった。この理由としては、本実施例の帯電チューブ200bの内面には導電層Lb1が形成されているためと推測される。導電層Lb1が形成されているため、圧接ロール201bと帯電チューブ200bとの接触が不充分な部分があっても、その周囲の良好な接触部から電流が回り込み、帯電チューブ200b内面をほぼ同電位にすることができ、圧接ロール201b上の異物などの影響を受け難いのだと考えられる。
【0059】
(3)変形例
なお、本発明は上述した態様に限定されず、以下に示される変形が可能である。
本発明には2つの実施例を記載したが、これら2つの態様に限定されるものではない。例えば、実施例2に記載された清掃部材21bを実施例1において用いることや、同様に、実施例2に記載された帯電チューブ200bを実施例1において用いることはもちろん可能である。
【0060】
また、各部材の形状についても、本発明の技術思想の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、清掃対向部材202は図2に示されるような形状であるとしたが、清掃対向部材202のうち、円弧状の必要があるのは帯電チューブ200aと接する上面のみである。そのため、清掃対向部材202は楕円形であっても良く、或いは蒲鉾型(半円形)であっても良い。
【0061】
さらには、清掃処理時に帯電チューブ200aと軸方向に渡って均一な接触を保つために、清掃対向部材202の軸方向について数カ所、帯電チューブ200aの移動方向に伸びたリブ部材202Rを設けて、軸方向の撓みを防止することも可能である。この一例を図11に示す。
【0062】
【発明の効果】
上記したように本発明によれば、長期に渡って良好な帯電能力を維持でき、かつ、部材の材料選択に幅のある帯電器清掃手段を備えた帯電装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る帯電装置の構成を示した図である。
【図2】同実施形態に係る帯電装置の清掃対向部材の形状を示した図である。
【図3】同実施形態に係る帯電装置の清掃部材の構成を示した図である。
【図4】同実施形態に係る帯電装置の駆動装置の構成を示した図である(画像形成時)。
【図5】同実施形態に係る帯電装置の駆動装置の構成を示した図である(清掃処理時)。
【図6】同実施形態に係る帯電装置の画像形成時の状態を示した正面図である。
【図7】同実施形態に係る帯電装置の清掃処理時の状態を示した正面図である。
【図8】同実施形態の検証結果をグラフにて示した図である。
【図9】本発明の別の実施形態に係る帯電装置の清掃部材の構成を示した図である。
【図10】同実施形態に係る帯電装置の帯電チューブの構成を示した図である。
【図11】清掃対向部材の変形例を示した図である。
【図12】接触型帯電器を備えた画像形成装置の一例を示した図である。
【符号の説明】
1…感光体ドラム、2…帯電装置、3…露光器、4…現像器、5…中間転写ベルト、51…一次転写ロール、52…二次転写ロール、53…対向ロール、6…感光体クリーナ、61…クリーニングブラシ、62…クリーニングブレード、7…ベルトクリーナ、81…フィードロール、82…レジストロール、83…搬送ベルト、9…定着器、10…転写材、20…帯電器、200…帯電チューブ、201…圧接ロール、202…清掃対向部材、21…清掃部材、210…保持部材、211…掻取部材、212…基布、213…帯状パイル部材、214…接着材、22…駆動装置、221…シャフト、222…圧接ロールカム部材、223…清掃部材カム部材、224…清掃部材引張スプリング、225…圧接ロール押圧スプリング、226…圧接ロールトラッキング部材、227…対向部材トラッキング部材。
Claims (5)
- 被帯電体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段に接離可能に設けられ前記帯電手段を清掃する清掃手段とを備えた帯電装置であって、
前記帯電手段が、
導電性を有するチューブ状部材と、
前記チューブ状部材に内接しており、この内接部分において前記チューブ状部材を前記被帯電体の方向に付勢する導電性弾性部材と、
前記チューブ状部材の内側にあって、前記チューブ状部材を挟んで前記清掃手段と対向する位置に設けられた清掃対向部材とを有する帯電装置。 - 前記チューブ状部材は前記被帯電体の回転に伴って回転し、非画像形成時において前記チューブ状部材の清掃処理を実行する制御手段と、前記清掃処理時には、前記導電性弾性部材が前記チューブ状部材を前記被帯電体の方向に付勢する圧力を画像形成時よりも増加させる位置に前記チューブ状部材を移動させる移動手段とを有する請求項1記載の帯電装置。
- 前記チューブ状部材の前記導電性弾性部材が接する側に、106Ω/□以下の表面抵抗率を有する導電層が設けられている請求項1ないし2記載の帯電装置。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の帯電装置を有する画像形成装置に着脱可能なカートリッジ装置。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の帯電装置を有する画像形成装置。
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Cited By (2)
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JP2007199265A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Fuji Xerox Co Ltd | 清掃装置、及びこれを備えた画像形成装置 |
JP2010243804A (ja) * | 2009-04-07 | 2010-10-28 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 画像形成装置 |
-
2003
- 2003-06-23 JP JP2003178433A patent/JP2005017384A/ja active Pending
Cited By (2)
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