JP2005017384A

JP2005017384A - 帯電装置、カートリッジ装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2005017384A
Application number: JP2003178433A
Authority: JP
Inventors: Osamu Handa; 修半田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-20

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

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、１０^６Ω／□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Ｌａ_１、外側に表面層Ｌａ_２を積層させたチューブ状部材である。半導電抵抗層Ｌａ_１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Ｌａ_２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Ｌａ_１と表面層Ｌａ_２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１０^６〜１０^９Ωｃｍであることが望ましい。体積抵抗率が１０^６Ωｃｍ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１０^９Ωｃｍ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１０^６Ωｃｍ以下の材料を用いることが望ましい。体積抵抗率が１０^６Ωｃｍ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１０^１２Ωｃｍ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Ｒ_ｔ，清掃対向部材２０２の上下流端部の曲率半径をＲ_ｅ，中央部の曲率半径をＲ_ｃとしたとき、Ｒ_ｔ＞Ｒ_ｃ＞Ｒ_ｅとなるのが望ましい。
その理由は、Ｒ_ｔ＜Ｒ_ｃ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、Ｒ_ｃ＜Ｒ_ｅ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ｌ_１，ｌ_２とすると、ｌ_１は圧接ロール２０１ａを適度に付勢するように値が定められ、ｌ_２はｌ_１＞ｌ_２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ｌ_３，ｌ_４とすると、ｌ_３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、ｌ_４はｌ_３＞ｌ_４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１０^４〜１０^５Ωｃｍ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１０^６〜１０^７Ω／□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１０^４〜１０^６Ω／□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「ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ５００」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／ｉｎｃｈ^２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Ｌｂ_１、外側に半導電性基材Ｌｂ_２を有する。
半導電性基材Ｌｂ_２には実施例１の半導電抵抗層Ｌａ_１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Ｌｂ_１には、帯電チューブ２００ｂの表面が体積抵抗率１０^６〜１０^９Ωｃｍとなるような材料が適宜選択される。体積抵抗率が１０^６Ωｃｍ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１０^９Ωｃｍ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Ｌｂ_１が形成されているためと推測される。導電層Ｌｂ_１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

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、１０^６Ω／□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。