JP3260971B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はいわゆるカールソンプロ
セスに基づく電子写真装置、例えば複写機、プリンタ、
ファクシミリ内に組込まれるか、若しくはこれらの機器
のプロセスカートリッジに組込まれる帯電装置として適
用される発明に係り、特に帯電刷子、帯電ローラ、粒子
帯電によりベルト状若しくはドラム状感光体を帯電させ
る電子写真装置として適用される発明に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より感光体ドラム外周面上に、露
光、現像、転写、クリーニング（残留トナー除去）、除
電、及び帯電の各プロセス手段を配置し、所定の電子写
真プロセスにより画像形成を行なう、いわゆるカールソ
ンプロセスに基づく電子写真装置は周知である。

【０００３】この種の装置に用いる帯電手段は一般に細
いタングステン線に高電圧を印加してコロナ放電を行な
うコロトロン方式、又導電ローラに数百ボルトの電圧を
かけて感光体ドラムと接触帯電させるもの（特開平５ー
２９７６９０他）、更に導電性ブラシに電圧を印加して
感光体ドラムに接触させながら帯電を行なうもの、更に
又磁石体を内挿した導電スリーブに磁性粒子群を付着さ
せて刷子状の磁気穂を感光体ドラムに摺擦させてスリー
ブを介して帯電バイアスを磁性粒子群に印加させて帯電
を行なう、いわゆる粒子帯電法も提案されている（特開
昭５９ー１３３５６９他）。

【０００４】しかしながらコロトロン方式は高電圧を使
用し、又オゾンを発生する等安全上、環境上の問題が多
い為、帯電ローラ、帯電ブラシ、更には帯電粒子を感光
体ドラム上に接触させた状態で、これらの接触帯電体を
介して感光体ドラム上に帯電バイアスを印加させながら
帯電を行う、いわゆる接触帯電方式が注目されている
が、このような接触式帯電方式においては、接触帯電体
を常時感光体ドラムに接触させた状態で帯電を行う為
に、転写後感光体ドラムに付着している残留トナーや転
写時に付着した紙粉が前記帯電体に付着し、帯電むらや
円滑な帯電が出来ない場合がある。

【０００５】このため一般的には前記帯電位置の感光体
ドラム回転方向上流側にクリーニングブレードを配し、
該クリーニングブレードにより残留トナーの除去を図っ
ているが、該ブレードは単に断面楔状の弾性体を、単に
感光体ドラム表面に圧接しているのみであるから、ブレ
ード中央に比較してその両端側の圧接力が低下し、この
為前記ブレード両端側で残留トナー等を十分スクレープ
する事が出来ず、前記ブレードをすりぬけて像担持体に
付着したトナーや紙粉が前記帯電体に付着し、帯電むら
が生じる恐れがある。又前記ブレード両端側ではみだし
た残留トナーや紙粉等もブレード側部よりはみ出し、帯
電ローラの汚染が生じてしまう場合がある。

【０００６】かかる欠点を解消するために、図５に示す
ように前記ブレード３の両端側にサイドシール２を取付
けているが、サイドシール２はトナー等がブレード端部
からすりぬけるのを防止するためドラムに面で接触し、
ブレード３に比較してやわらかい弾性材料を用いる必要
があり、例えばブレードにポリウレタンエラストマーを
用いた場合、前記サイドシール２には人工皮革を用いて
いる。

【０００７】一方、近年感光体ドラム１は安定性、製造
コスト及び耐環境性の面よりＯＰＣドラムを使用してい
るが、該ＯＰＣドラムに前記材料のブレード３とサイド
シール２を組合せて画像形成装置を構成すると、次の様
な問題が生じる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ＯＰＣドラムは比較的
軟らかい有機樹脂層からなるＯＰＣ光導電層をアルミ素
管上に蒸着して形成され、而もその厚みも３０〜数十μ
ｍ程度の薄膜であるために、図４（Ａ）に示すように、
回転するＯＰＣドラム１にブレード３とともに、サイド
シール２を長期に亙って圧接して使用すると、図４
（Ｂ）に示すようにサイドシール２がＯＰＣドラム１の
光導電層１ａの表面を徐々に削り取っていき、帯電ロー
ラ４と感光体ドラム１の表面に間隙１ｄが生じ、画像形
成を長期に亙って行ううちに、光導電層１ａが耐リーク
膜厚より薄くなり、素管１ｂ側のアルミ管との間で、帯
電ローラ４のリークが徐々に開始され、初期にはそのサ
イドシール２部分において、「印字薄（ライトプリンテ
ィング）」「濃度むら」或いは「キャリア引き」等、そ
の使用状態や環境状況に応じて様々の障害が生じ、最終
的にはその間隔１ｄが限度を越えて素管１ｂ表面まで達
すると、図４（Ｃ）に示すように帯電ローラ４のリーク
も最大となり、その部分において画像が出ず、ドラム寿
命が終了してしまい、この為前記ＯＰＣドラム１を用い
たシステムではドラム交換が数万枚単位で必要であり、
この為ドラム交換なしで１０万枚以上の長寿命装置を構
成するのが困難であった。

【０００９】一方、繊維状の紙粉等は前記ブレードでク
リーニングする事が出来ず、帯電体４に付着するのは避
けられない。この為帯電体４に帯電ローラ４を用いた装
置にあっては、スポンジ材若しくは繊維状のブラシロー
ラからなるクリーニングローラ５を帯電ローラ４の背面
側に当接させ、該クリーニングローラ５の回転により帯
電ローラ４表面に付着したトナー等の除去を図ってい
る。

【００１０】しかしながらかかる装置にあってもクリー
ニングローラ５に付着した紙粉等の効率的除去を図らな
ければ帯電ローラ４側に再付着したり帯電ローラ４表面
を傷つけてしまい、長期に亙って安定した帯電機能を維
持できない。

【００１１】本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み、
ＯＰＣドラムを用いた感光体ドラム１その他の像担持体
にクリーニングブレードのサイドシールを当接してなる
装置においてもドラム交換を１〜数万枚単位ですること
なく長期に亙って安定して帯電及び画像形成を行い得る
画像形成装置を提供する事を目的とする。本発明の他の
目的は、帯電ローラにクリーニングローラを配設した装
置にあって、長期使用によってもクリーニングローラの
劣化やクリーニング能力の低下が生じることなく長期に
亙って安定した帯電性を維持出来る画像形成装置を提供
する事を目的とする。

【００１２】

【課題を解決する為の手段】ＯＰＣドラムを用いた像担
持体の移動方向に沿って、ブレード長手方向両端にサイ
ドシールを設けてドラム上の粉体現像剤を除去するクリ
ーニングブレードと、像担持体上に均一帯電を行う帯電
ローラとを、順次接触配置してなる画像形成装置におい
て、前記帯電ローラに回転可能なクリーニングローラを
接触配置するとともに、該クリーニングローラの回転に
より、帯電ローラ側より捕捉した付着物が中央側より軸
壇側に向けて移動可能にクリーニングローラの表面形状
を、繊維材若しくは刷子状の紐状体で巻回して形成する
とともに、像担持体の移動方向と直交する方向における
夫々のプロセス手段、及び記録媒体の幅長を下記１）式
のように規定した事を特徴とする画像形成装置。 Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ＞Ｅ …１） Ａ：像担持体幅 Ｂ：クリーニングブレードの像担持体との接触幅 Ｃ：サイドシール内端間幅 Ｄ：帯電ローラの像担持体との接触幅 Ｅ：最大画像形成領域幅

【００１３】そして前記帯電体４に帯電ローラを用い、
該帯電ローラに回転可能なクリーニングローラ５接触配
置してなる画像形成装置においては、クリーニングロー
ラ５の両軸端が帯電ローラの軸端よりはみ出すように、
下記の長さに設定するのがよい。 Ｆ＞Ｄ …２） Ｆ：クリーニングローラ５の軸長 そして特に前記クリーニングローラ５の回転により、帯
電ローラ側より捕捉した付着物が中央側より軸端側に向
け移動可能にクリーニングローラ５の表面形状を形成す
るのがよい。

【００１４】この場合好ましくは、前記クリーニングロ
ーラ５と帯電ローラの周速を異ならせ、周速比を１．１
〜１．５の範囲に設定するのがよい。尚、前記付着物を
中央側より軸端側に向け移動可能にする為のクリーニン
グローラ５の具体的な表面形状は、中央側より左右に周
回方向を異ならせてスパイラル状に振分けて形成するの
がよい。尚、前記帯電体４には像担持体と接触するもの
であれば、帯電ローラの他に、帯電ブラシや粒子帯電を
用いる事が出来る。

【００１５】

【作用】かかる技術手段によれば、帯電体４の接触幅よ
りサイドシール２の内端間幅Ｃを広く取ったので、像担
持体の長期間のランニングにより、接触するサイドシー
ル２部分が摩耗し、その部分が薄膜化し、更には素管１
ｂが露出した場合においても、その摩耗部分に帯電ロー
ラ４が対峙していないために、電荷リークが生じる事な
く、前記したライトプリンティング、濃度むら、キャリ
ア引き等の画像不良が生じる事なく、しかも素管１ｂ表
面が露出した場合においても、該露出と無関係に長期に
亙って均一帯電が可能となる。

【００１６】又、画像形成領域最大幅、換言すると記録
媒体の幅も前記帯電体４接触幅内に位置している為に、
安定した領域での画像が保証される。更にクリーニング
ブレード３幅を帯電体４の接触幅より広く取る事によ
り、クリーニングブレード３と帯電ローラ４間の軸ずれ
等が生じても、帯電体４の接触域範囲を円滑にクリーニ
ングする事が出来る。

【００１７】又記録媒体の紙幅よりも帯電体４の接触幅
が広く、言い換えれば均一帯電幅より紙幅を狭く採って
いる為に、帯電ローラ４の軸ずれや記録媒体の斜行が生
じても円滑な画像形成を保証し得る。

【００１８】又帯電ローラ４とクリーニングローラ５と
の関係においても、クリーニングローラ５の両軸端が帯
電ローラ４の軸端よりはみ出すように、２）式の長さに
設定する事により、クリーニングローラ５や帯電ローラ
４回転による軸ずれや帯電ローラ４端部の付着物、又画
像領域外のサイドシール２部より漏れてきた付着物が帯
電ローラ４軸端に付着した場合でもこれを効果的に捕捉
回収し、現像側への影響を阻止できる。そして特に前記
クリーニングローラ５の回転により、帯電ローラ４側よ
り捕捉した付着物が中央側より軸端側に向け移動可能に
クリーニングローラ５の表面形状を形成する事により、
クリーニングローラ５で捕捉した付着物が長期に亙って
繰り返し帯電ローラ４に接触し帯電ローラ４表面を傷つ
ける事を防止できる。又、前記クリーニングローラ５の
回転により、軸端側に移動した付着物は、該クリーニン
グローラ５の両軸端が帯電ローラ４の軸端よりはみ出す
ように設定されているために、前記付着物を軸端側で回
収すれば、一層効率よく短時間で付着物の帯電ローラ４
の接触を排除することが出来、更に効率よく帯電ローラ
４の長期使用を達成し得る。

【００１９】この場合クリーニングローラ５の回転を帯
電ローラ４に同期させるとその接触位置が周方向に同一
となり、前記効果を達成し得ない。又逆に回転が早すぎ
るとクリーニングローラ５は一般的に繊維材若しくは刷
子状に形成されているために毛抜け等が生じ、該ローラ
が摩耗したりして長期使用に耐えられない。そこで本発
明は、前記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１．１〜３の範囲に設定
している。又帯電ローラ４の材質は２層構造タイプと異
なり、中心部の導電性支持体から表面層に向け半径方向
に分子量分布や架橋度を増大した単層の導電性回転体と
することにより、ローラ自体の耐久性を向上させてい
る。

【００２０】そしてクリーニングローラ５と帯電ローラ
４の関係において、前記構成を取ることにより両ローラ
ーのいずれもが表面変化の変らない長寿命の安定した帯
電機構を得ることが出来、更には前記プロセス手段、及
び記録媒体の幅長を１）式の様に設定する事により、長
期に亙って部品交換のない長寿命装置の提供が可能とな
る。

【００２１】

【実施例】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
構成部品の寸法、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。図３
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要部構成、図２
はその基本構成図、を夫々示し、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、帯電ローラ４
が配置され、周知の様に帯電ローラ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でトナー像が顕像化し、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スクリュー３１
により不図示の廃トナーボトルに収容される。

【００２２】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１（有機光導電体）を用い、軸１ｃを中
心に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の光導電層１ａの膜厚（ＧＧ
Ｌ，ＣＴＬ等の総厚さ）を３０μｍに設定している。

【００２３】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。

【００２４】現像ユニット６０は直流バイアス電源６５
（電圧：略２５０Ｖ）を現像スリーブ６を介して感光体
ドラム１との間の現像ギャップに印加して低電界反転現
像によりトナー像を生成する。

【００２５】転写ローラ７は、抵抗率が１０⁵Ω・ｃｍ
以下の弾性ローラ、具体的にはウレタンゴムローラを用
い、転写バイアス１０を感光体の表面電位及びトナー像
電荷の極性と逆極性の＋２５０Ｖに設定する。

【００２６】一方クリーニングブレード３はユニットハ
ウジングの一部をなす支持体３１の下辺側に板状のポリ
ウレタンエラストマー材をネジ３２により取付けて、そ
の角部が感光体ドラム１にほぼ線接触にて当接するよう
に配設するとともに、そのブレード軸方向両端に人工皮
革製のサイドシール２が、前記支持体３１にネジ止めさ
れて面接触にて感光体ドラム１に接触可能に取付けられ
ている。

【００２７】帯電ローラ４は６φのステンレス製中実シ
ャフトからなる芯金４１周囲に、導電成分を添加したポ
リウレタンゴム４２を成型し、表面を研磨して１２φの
ローラ状に整形したもので、特に本実施例においては前
記ポリウレタンゴム４２を芯金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増大して単層の導電
ゴム層６２を形成し、必要に応じて表面にフッ素樹脂コ
ーティングを実施して形成される。尚、好ましくは前記
ゴム層４２の表面層を硬化処理をするのがよい。そして
前記芯金４１には帯電バイアス４３として直流電圧が印
加されており、感光体ドラム１と同期して従動回転しな
がら該光導電体層１ａに−４００Ｖの電位が帯電される
ように構成する。

【００２８】そして前記帯電ローラ４の背面側にクリー
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はいわゆる公知のファーブラシローラを用いても
よいが、図６に示すように好ましくは芯金の表面にゴム
層５１を被覆した後、その表面にスポンジ体、繊維材、
若しくは軟質ゴム等からなる紐状体５０、好ましくは太
径の毛糸状化学繊維若しくは表面に長繊維が植毛された
紐状体５０を、中央位置より左右に周回方向を異ならせ
てスパイラル状に巻回し、前記クリーニングローラ５の
回転により、該ローラ５に付着した付着物が中央側より
軸端側に向け移動可能に形成するのがよい。

【００２９】尚、前記巻回ピッチは特に限定されないが
軸線と直交する方向に対し余りに倒して設定すると効率
的な移動が不可能となるために、軸線と直交する方向に
対し１０〜６０°、好ましくは１０〜４５°程度に設定
するのが良い。そして前記クリーニングローラ５の直径
は帯電ローラ４の直径、言換えれば軸心より帯電ローラ
４に接触するまでの半径長を帯電ローラ４の半径長より
僅かに小に設定するのがよい。又前記クリーニングロー
ラ５の軸長は、クリーニングローラ５両軸端が帯電ロー
ラ４の軸端よりはみ出すように、帯電ローラ４軸長より
長く設定する。

【００３０】そして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
フォワード方向の回転若しくはアゲインスト方向の回転
のいずれでもよいが、該クリーニングローラ５と帯電ロ
ーラ４の周速比を異ならせ、該周速比を１．１〜１．
５、好ましくは１．１〜１．２の範囲に設定することが
よい。従って前記周速比を１．１〜１．２の範囲に設定
するには、帯電ローラ４に対しフォワード方向の回転が
好ましく、従って図２の様に帯電ローラ４が時計方向の
回転に対し反時計方向の回転方向に設定している。

【００３１】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、回収容器４０により囲繞さ
れ、前記クリーニングローラ５の回転により帯電ローラ
４側より捕足した付着物は前記スパイラル状の巻回繊維
状の紐状体５０により中央側より軸端側に向け移動した
後、帯電ローラ４の軸端より更に該クリーニングローラ
５の両軸端にまで移動した後必要に応じて回収容器４０
内に回収されるように構成している。そして本実施例に
おいては、 Ａ：感光体ドラムの光導電層形成幅 Ｂ：クリーニングブレードのドラム接触幅 Ｃ：サイドシール内端間幅 Ｄ：帯電ローラ４のドラム接触幅 Ｅ：最大画像形成領域幅 Ｇ：転写ローラ Ｈ：現像ローラ 体の幅長を下記１）式のように規定する。 Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞（Ｄ、Ｇ）≧Ｈ＞Ｅ …１） この場合転写ローラ７と現像スリーブ６は同一長さでも
良いが、転写ローラ７は転写バイアス７１が印加される
ために、サイドシール２摩耗部２０とのリークを防止す
るために、サイドシール内端間幅Ｃより小である必要が
ある。又帯電ローラ４のドラム接触幅Ｄとクリーニング
ローラ５の軸長Ｆとの関係は前記したように下記２）式
の長さに規定する。 Ｆ＞Ｄ …２）

【００３２】そして前記の条件下で１０万枚の印刷を行
ったが、画像品質の低下は全く生じなかった。分解して
みるとサイドシール２部の光導電層１ａの膜厚がなくな
っており、アルミ素管１ｂが露出していた。次に前記感
光体ドラム１の光導電層１ａの膜厚を３０μｍから２０
μｍと薄膜にした後、前記と同様な実験を行ったとこ
ろ、約６万枚でサイドシール２部の光導電層１ａの膜厚
がなくなり、アルミ素管１ｂが露出したが、その後更に
４万枚の印刷を行ったが、画像品質の低下は全く生じな
かった。

【００３３】次にサイドシール２内端間幅Ｃを帯電ロー
ラ４のドラム接触幅より小にして、光導電層１ａの膜厚
が３０μｍの感光体ドラム１を用いて、前記と同様な実
験を行ったところ、約５万枚でライトプリンティング状
態となり、その後７万枚で帯電ローラ４よりのリークが
過大になり、所望の画像を得ることが出来なくなった。

【００３４】

【効果】以上記載した如く本発明によればＯＰＣドラム
を用いた感光体ドラムその他の像担持体にクリーニング
ブレードのサイドシール２を当接してなる装置において
もドラム交換を数万枚単位ですることなく長期に亙って
安定して帯電及び画像形成を行い得る。本発明によれ
ば、帯電ローラ４にクリーニングローラを配設した装置
にあって、長期使用によってもクリーニングローラの劣
化やクリーニング能力の低下が生じることなく長期に亙
って安定した帯電能を維持出来、安定して画像形成を行
い得る。この結果、本発明によれば、プロセスユニット
を交換することなく長期にわたってフリーメインテナン
スで画像形成を行い得る装置の提供が可能となる。等の
種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２に示す装置の感光体ドラム、プロセス手
段、及び記録媒体の幅長を規定した概略図

【図２】本発明に用いる画像形成装置の基本構成図

【図３】図２のプロセス回りの詳細図

【図４】図２に用いる帯電ローラとクリーニングローラ
の構成を示す正面図とその拡大図

【図５】図３のクリーニングブレードとサイドシール部
分の拡大要部斜視図

【図６】クリーニングローラの表面形状（Ａ）とその拡
大図である。

【符号の説明】

１：像担持体（感光体ドラム） ２：サイドシール ３：クリーニングブレード ４：帯電体（帯電ローラ） ５：クリーニングローラ ６：現像手段（現像ローラ若しくは現像スリーブ） ７：転写ローラ ８：ＬＥＤユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 21/10 - 21/12 G03G 15/00 550 G03G 21/16 - 21/18 G03G 15/02 103

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＯＰＣドラムを用いた像担持体の移動方
   向に沿って、ブレード長手方向両端にサイドシールを設
   けてドラム上の粉体現像剤を除去するクリーニングブレ
   ードと、像担持体上に均一帯電を行う帯電ローラとを、
   順次接触配置してなる画像形成装置において、 前記帯電ローラに回転可能なクリーニングローラを接触
   配置するとともに、該クリーニングローラの回転によ
   り、帯電ローラ側より捕捉した紙粉や粉体トナーからな
   る付着物が中央側より軸壇側に向けて移動可能にクリー
   ニングローラの表面形状を、繊維材若しくは刷子状の紐
   状体で巻回して形成するとともに、像担持体の移動方向
   と直行する方向における夫々のプロセス手段、及び記録
   媒体の幅長を下記１）式のように規定したことを特徴と
   する画像形成装置。 Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ＞Ｅ…１） Ａ：像担持体幅 Ｂ：クリーニングブレードの像担持体との接触幅 Ｃ：サイドシール内端間幅 Ｄ：帯電ローラの像担持体との接触幅 Ｅ：最大画像形成領域幅
2. 【請求項２】 前記クリーニングローラと前記帯電ロー
   ラの周速を異ならせ、周速比を１．１〜１．５の範囲に
   設定したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。