JP4810079B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体の近傍に配置され、感光体に対して帯電処理を行う帯電ローラを備える画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置において、画像形成部に設けられた感光体表面に対して帯電ローラを押圧接触又は近接させると共に、この帯電ローラに電圧（直流電圧、あるいは、直流電圧と交流電圧との重畳電圧など）を印加することで、感光体表面を所定の極性、電位に帯電させることが一般的に行われている。

例えば、帯電ローラの帯電特性に影響を与えることなく、帯電ローラの端部放電による感光体の劣化で発生する削れが少なく、高耐久性に適した帯電ローラを備えた画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる画像形成装置においては、帯電ローラの両端部（感光体の非画像領域に対応する非画像領域相当部）に絶縁層を設け、帯電ローラの中央部（画像領域相当部）よりも両端部の電気抵抗値を高くし、両端部の放電量を抑制している。
特開平７−１９９５９９号公報

しかしながら、上述した画像形成装置においては、帯電ローラの両端部に絶縁層を形成するため、帯電ローラの表面に段差が生じ易く帯電ローラを感光体に対して均一に当接させることが困難であると同時に、帯電ローラ自体の構成に要するコストが高くなるという問題がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みて為されたものであり、帯電ローラに特別な構成を付加することなく、帯電ローラの端部放電による感光体の端部で発生する削れを低減させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、感光体に押圧され、その当接表面を一様に帯電させる帯電手段と、帯電に先立って感光体表面を除電する除電手段と、帯電した感光体表面を露光して形成された静電潜像に対してトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、このトナー像を転写材に転写する転写手段と、を具備する画像形成装置において、前記除電手段の前記感光体軸方向での長さを、前記帯電手段の両端部に対向する前記感光体表面に到達しない長さに設定し、前記帯電手段の両端部に対向する前記感光体表面の電位を維持するようにしたものである。

本発明に係る画像形成装置によれば、帯電ローラに特別な構成を付加することなく、帯電ローラの端部放電による感光体の端部で発生する削れを低減させることができる。

本発明の第１の態様に係る画像形成装置は、感光体に押圧され、その当接表面を一様に帯電させる帯電手段と、帯電に先立って感光体表面を除電する除電手段と、帯電した感光体表面を露光して形成された静電潜像に対してトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、このトナー像を転写材に転写する転写手段と、を具備する画像形成装置において、前記除電手段の前記感光体軸方向での長さを、前記帯電手段の両端部に対向する前記感光体表面に到達しない長さに設定し、前記帯電手段の両端部に対向する前記感光体表面の電位を維持する構成を採る。

この構成によれば、除電手段による除電領域を制御して帯電手段の両端部に対向する感光体表面の電位が維持される。これにより、感光体表面における両端部に対する放電が中央領域に比べて抑制されるので、帯電ローラに特別な構成を付加することなく、帯電ローラの端部放電による感光体の端部で発生する削れを低減させることができる。この結果、感光体の本来の寿命を達成することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に係る画像形成装置において、前記帯電手段による帯電幅をＬｒｏｌｌ、前記除電手段による除電幅をＬｅｒ、前記現像手段による現像幅をＬｄｅｖとした場合に前記帯電幅、前記除電幅及び前記現像幅をＬｒｏｌｌ＞Ｌｅｒ≧Ｌｄｅｖとなる関係に設定した構成を採る。

この構成によれば、帯電幅、除電幅及び現像幅をＬｒｏｌｌ＞Ｌｅｒ≧Ｌｄｅｖとなる関係に設定しているので、現像領域を除電領域内の中央部分に対応させ、除電領域を帯電領域内の中央部分に対応させることで、画像幅に対応する現像領域内では安定した表面電位が得られ、また確実に感光体表面における両端部に対する放電を中央領域に比べて抑制することができる。

本発明の第３の態様は、第２の態様に係る画像形成装置において、前記現像手段による現像方式に二成分現像方式を採用する構成を採る。

この構成によれば、二成分現像方式を用いて感光体表面に形成された静電潜像に対してトナーを付着させることができる。この場合において、帯電幅、除電幅及び現像幅がＬｒｏｌｌ＞Ｌｅｒ≧Ｌｄｅｖとなる関係に設定されているので、現像領域にキャリアが付着する事態を確実に回避することができる。

本発明の第４の態様は、第１の態様に係る画像形成装置において、前記帯電手段は、定電流方式の交流重畳電圧が印加される帯電ローラである構成を採る。

この構成によれば、定電流方式の交流重畳電圧で帯電が行われるので、帯電ローラ全体から出力される電流の総和は一定である。この場合において、帯電ローラの軸方向において放電のし易さに分布があると、電流が流れ易い部分に電流の出力が優先される一方、電流が流れ難い部分に電流の出力が抑制される。このため、除電領域を制御して電流の放電のし易さを設定することで、必要な画像領域だけに効率良く電流を配分することができ、必要となる電流量を削減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置における画像形成部周辺の構成を示す図である。

同図に示す画像形成部においては、感光体１０１の近傍に、帯電手段としての帯電ローラ１０２、現像手段の構成要素としての露光装置１０３及び現像ローラ１０４、転写手段としての転写ローラ１０５、除電手段としての除電ＬＥＤ１０６、並びに、クリーニングブレード１０７が配置されている。

感光体１０１は、不図示の駆動機構により同図中矢印方向に回転する。帯電ローラ１０２は、感光体１０１の表面に押圧され、電圧の印加を受けて感光体１０１の表面を一様に帯電させる。帯電ローラ１０２には、定電流方式で駆動（−１０００ｕＡ）されている交流電源（Ｖｃ−ａｃ）および定電圧方式で駆動（−７００Ｖ）されている直流電源（Ｖｃ−ｄｃ）が接続され、交流重畳高電圧が印加される。露光装置１０３は、帯電された感光体１０１の表面にレーザ光を照射することにより露光させ、感光体１０１の表面上に静電潜像を形成する。現像ローラ１０４は、一定量のトナーを感光体１０１の表面に形成された静電潜像に付着させる。なお、本実施の形態においては、現像ローラ１０４を有する現像手段は、二成分現像方式を採用している。現像ローラ１０４には、現像バイアスとして定電圧方式で駆動されている直流電源（Ｖｄ−ｄｃ）が接続される。転写ローラ１０５は、静電潜像に付着したトナーを、搬送される記録紙Ｐに対して転写する。除電ＬＥＤ１０６は、感光体１０１の表面に残存する電位を、帯電ローラ１０２の帯電処理に先立って除電する。クリーニングブレード１０７は、記録紙Ｐへの転写後に感光体１０１の表面上に残留するトナーに直接接触して除去する。

なお、本実施の形態においては、転写手段が転写ローラ１０５である場合について説明しているが、これに限定されず、同様の機能を有するものであればどのような構成をとってもよい。また、除電手段が除電ＬＥＤ１０６である場合について説明しているが、これに限定されず、同様の機能を有するものであればどのような構成をとってもよい。また、現像ローラ１０４に接続している電源は直流電源に限定されず、交流重畳電源などでもよい。

図２は、本実施の形態に係る画像形成装置の感光体１０１周辺の構成要素の位置関係を説明するための図である。

同図においては、感光体１０１、帯電ローラ１０２、現像ローラ１０４及び除電ＬＥＤ１０６の位置関係について示している。特に、帯電ローラ１０２による感光体１０１に対する帯電領域の幅（以下、「帯電幅」という）を「Ｌｒｏｌｌ」で示し、現像ローラ１０４による感光体１０１に対する現像領域の幅（以下、「現像幅」という）を「Ｌｄｅｖ」と示し、除電ＬＥＤ１０６による感光体１０１に対する除電領域の幅（以下、「除電幅」という）を「Ｌｅｒ」と示している。

同図に示すように、帯電幅Ｌｒｏｌｌは、感光体１０１の周面の中央部分の一定領域に対応する。現像幅Ｌｄｅｖは、感光体１０１の周面における帯電幅Ｌｒｏｌｌの中央部分の一定領域に対応する。除電幅Ｌｅｒは、感光体１０１の周面における現像幅Ｌｄｅｖの中央部分の一定領域に対応する。すなわち、帯電幅Ｌｒｏｌｌは現像幅Ｌｄｅｖよりも長く設定され、現像幅Ｌｄｅｖは除電幅Ｌｅｒよりも短く設定されている。すなわち、帯電幅Ｌｒｏｌｌ、現像幅Ｌｄｅｖ及び除電幅Ｌｅｒは、
Ｌｒｏｌｌ＞Ｌｅｒ＞Ｌｄｅｖ
の関係が成り立つ。

このような長さに設定された帯電ローラ１０２、現像ローラ１０４及び除電ＬＥＤ１０６によれば、除電ＬＥＤ１０６は、帯電ローラ１０２の帯電領域の一定範囲に対して除電処理を行い、現像ローラ１０４は、除電ＬＥＤ１０６の除電領域の一定範囲に対して現像処理を行うこととなる。したがって、現像領域を除電領域内の中央部分に対応させ、除電領域を帯電領域内の中央部分に対応させることで、確実に感光体１０１の表面における両端部に対する放電を中央領域に比べて抑制することができる。

特に、本実施の形態においては、上述のように、現像ローラ１０４を有する現像手段で二成分現像方式を採用しているが、帯電幅、除電幅及び現像幅がＬｒｏｌｌ＞Ｌｅｒ＞Ｌｄｅｖとなる関係に設定されているので、感光体の表面電位と現像バイアスとの電位差が増大せず、現像領域にキャリアが付着する事態を確実に回避することができる。

なお、本実施の形態においては、現像幅Ｌｄｅｖは除電幅Ｌｅｒよりも短く設定された場合について説明しているが、これに限定されず、現像幅Ｌｄｅｖを除電幅Ｌｅｒと同一の長さに設定してもよい。すなわち、帯電幅Ｌｒｏｌｌ、現像幅Ｌｄｅｖ及び除電幅Ｌｅｒに
Ｌｒｏｌｌ＞Ｌｅｒ≧Ｌｄｅｖ
の関係が成り立つようにしてもよい。このように変更した場合においても、後述する本実施の形態の画像形成装置と同様の効果を得ることができる。

図３は、本実施の形態に係る画像形成装置の感光体１０１に対する帯電ローラ１０２の放電状態を説明するための図である。

同図においては、帯電ローラ１０２からの放電量の大きさを感光体１０１に対する矢印の大きさで示している。同図に示すように、帯電ローラ１０２の端部からの放電量は、帯電ローラ１０２の中央部分からの放電量よりも小さくなっている。より具体的にいうと、帯電ローラ１０２において、感光体１０１における除電幅Ｌｅｒに対応しない部分からの放電量は、感光体１０１における除電幅Ｌｅｒに対応する部分からの放電量よりも小さくなっている。これは、感光体１０１の周面において、除電ＬＥＤ１０６により除電処理が行われた領域に対して放電し易いのに対し、除電処理が行われていない領域に対して放電し難いことに基づくものである。

以下、帯電ローラ１０２における、除電処理後の感光体１０１の表面に対する放電し易さ（放電し難さ）について図４及び図５を用いて説明する。

図４及び図５は、帯電処理直前（除電処理後）の感光体１０１の表面電位と帯電ローラ１０２のＤＣ電圧との差分を説明するための図である。図４及び図５においては、帯電ローラ１０２（図４においては帯電ローラ１０２及び除電ＬＥＤ１０６）を下方に示すと共に、この帯電ローラ１０２における位置に対応させて、感光体１０１の表面電位と帯電ローラ１０２のＤＣ電圧との差分を示している。また、下方に示した帯電ローラ１０２上の位置に対応させて放電し易さの度合いを示す矢印を示している。当該矢印が大きいほど放電し易いことを示している。

図４は、本実施の形態に係る画像形成装置における感光体１０１の表面電位と帯電ローラ１０２のＤＣ電圧との差分を示している。図５は、本実施の形態に係る画像形成装置と比較するための画像形成装置における感光体１０１の表面電位と帯電ローラ１０２のＤＣ電圧との差分を示している。図５（ａ）は、除電ＬＥＤ１０６が帯電ローラ１０２の全域に対応して設けられている場合について示し、図５（ｂ）は、除電ＬＥＤ１０６が設けられていない場合について示している。なお、図５においても、説明の便宜上、本実施の形態と同一の符号を使用している。

図４に示すように、感光体１０１のうち、除電ＬＥＤ１０６が配置されている部分の表面電位（−５０Ｖ）は、帯電ローラ１０２のＤＣ電圧（−７００Ｖ）と比べて差分が−６５０Ｖである。一方、感光体１０１のうち、除電ＬＥＤ１０６が配置されていない部分の表面電位（−６８０Ｖ）は、帯電ローラ１０２のＤＣ電圧（−７００Ｖ）と比べて差分が−２０Ｖである。すなわち、除電ＬＥＤ１０６が配置されている部分の電位差は、除電ＬＥＤ１０６が配置されていない部分の電位差に比べて大きくなっている。このため、除電ＬＥＤ１０６が配置されている部分の方が放電し易い状態となり、帯電ローラ１０２の放電量も大きくなる。一方、除電ＬＥＤ１０６が配置されていない部分は、除電ＬＥＤ１０６が配置されている部分と比べて放電し難い状態となり、帯電ローラ１０２の放電量も小さくなる。

一方、図５（ａ）においては、除電ＬＥＤ１０６が帯電ローラ１０２の全域に対応して設けられているため、感光体１０１の表面電位（−５０Ｖ）は、全域に亘って帯電ローラ１０２のＤＣ電圧（−７００Ｖ）と比べて差分が−６５０Ｖである。したがって、感光体１０１の表面電位において帯電ローラ１０２のＤＣ電圧との差分が発生している部分は存在しないので帯電ローラ１０２に通電された電流は軸方向でほぼ均一に放電に使用される。このため、帯電ローラ１０２の端部において中央領域よりも放電面積が広い分だけ、すなわち放電可能時間が長い分だけ放電し易い状態となる。

また、図５（ｂ）においては、除電ＬＥＤ１０６が設けられていないため、感光体１０１の表面電位（−６８０Ｖ）は、全域に亘って帯電ローラ１０２のＤＣ電圧（−７００Ｖ）と比べて差分が−２０Ｖである。したがって、感光体１０１の表面電位において帯電ローラ１０２のＤＣ電圧との差分が発生している部分は存在しないので帯電ローラ１０２に通電された電流は軸方向でほぼ均一に放電に使用される。このため、図５（ａ）の場合と同様に帯電ローラ１０２の端部において中央領域よりも僅かに放電し易い状態となる。また、帯電ローラ１０２軸全域で電位差が小さくなるのであるが、帯電安定性を必要とする画像領域内でも帯電効率が低下してしまうので逆効果になる。

図６は、図４及び図５で説明した画像形成装置における感光体１０１に発生する膜削れ（ａ）及び感光体１０１の端部にキズが発生するまでの耐刷枚数（ｂ）を説明するための図である。なお、図６においては、図５（ａ）に係る画像形成装置を「比較例１」と示し、図５（ｂ）に係る画像形成装置を「比較例２」と示している。

図６（ａ）に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置の感光体１０１の中央部における膜削れが１０．５μｍに到達した場合、端部においては１１．０μｍの膜削れが発生している。これに対し、比較例１の画像形成装置の感光体１０１の中央部における膜削れが１０．５μｍに到達した場合、端部においては１６．５μｍの膜削れが発生している。また、比較例２の画像形成装置の感光体１０１の中央部における膜削れが１０．５μｍに到達した場合、端部においては１８．０μｍの膜削れが発生している。このように本実施の形態に係る画像形成装置によれば、感光体１０１の端部における膜削れを低減することができる。

また、図６（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置においては、感光体１０１の端部にキズが発生するまでの耐刷枚数が６５０００枚である。これに対し、比較例１の画像形成装置の感光体においては３７０００枚で端部にキズが発生し、比較例２の画像液性装置の感光体においては３６０００枚で端部にキズが発生している。このように本実施の形態に係る画像形成装置によれば、感光体１０１の端部におけるキズが発生するまでの耐刷枚数を大幅に増加させることができる。

図７は、帯電ローラ１０２に対する帯電電流量と感光体１０１における膜削れとの関係を示す図である。同図においては、縦軸に感光体１０１における膜削れを示し、横軸に帯電ローラ１０２の単位長さ当りの帯電ＡＣ電流量を示している。

同図に示すように、感光体１０１においては、帯電ローラ１０２の１ｍｍに対して１．５μＡ帯電されている場合に５μｍの膜削れが発生する。同様に、帯電ローラ１０２の１ｍｍに対して３．０μＡ帯電されている場合に１０μｍの膜削れが発生する。このような比率で感光体１０１において膜削れが発生するため、本実施の形態に係る画像形成装置においては、帯電ローラ１０２における帯電電流量を低減している。

このように本実施の形態に係る画像形成装置によれば、除電ＬＥＤ１０６による除電領域を制御して帯電ローラ１０２の両端部に対向する感光体１０１の表面の電位が維持される。これにより、感光体１０１の表面における両端部に対する放電が中央領域に比べて抑制されるので、帯電ローラ１０２に特別な構成を付加することなく、帯電ローラ１０２の端部放電による感光体１０１の端部で発生する削れを低減させることができる。この結果、感光体１０１の本来の寿命を達成することができる。

特に、本実施の形態に係る画像形成装置においては、除電ＬＥＤ１０６の軸方向の長さを、帯電ローラ１０２の両端部に対向する感光体１０１の表面に到達しない長さに設定しているので、帯電ローラ１０２に特別な構成を付加することなく、除電ＬＥＤ１０６による除電領域を制御して帯電ローラ１０２の両端部に対向する感光体１０１の表面の電位を維持することができる。

また、本実施の形態に係る画像形成装置においては、定電流方式の交流重畳電圧が印加される帯電ローラ１０２により感光体１０１に対して帯電が行われるので、帯電ローラ１０２の全体から出力される電流の総和は一定である。この場合において、帯電ローラ１０２の軸方向において放電のし易さに分布があると、電流が流れ易い部分に電流の出力が優先される一方、電流が流れ難い部分に電流の出力が抑制される。このため、除電領域を制御して電流の放電のし易さを設定することで、必要な画像領域だけに効率良く電流を配分することができ、必要となる電流量を削減することができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、帯電ローラに特別な構成を付加することなく、画像形成装置本体側の制御により、帯電ローラの端部放電による感光体の端部で発生する削れを低減させることができ、感光体の寿命を延ばすことができる点で有用である。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置における画像形成部周辺の構成を示す図 上記実施の形態に係る画像形成装置の感光体周辺の構成要素の位置関係を説明するための図 上記実施の形態に係る画像形成装置の感光体に対する帯電ローラの放電状態を説明するための図 上記実施の形態に係る画像形成装置における帯電処理直前の感光体の表面電位と帯電ローラのＤＣ電圧との差分を説明するための図 （ａ）上記実施の形態に係る画像形成装置と比較するための画像形成装置における帯電処理直前の感光体の表面電位と帯電ローラのＤＣ電圧との差分を説明するための図 （ｂ）上記実施の形態に係る画像形成装置と比較するための画像形成装置における帯電処理直前の感光体の表面電位と帯電ローラのＤＣ電圧との差分を説明するための図 （ａ）図４及び図５で説明した画像形成装置における感光体に発生する膜削れを説明するための図 （ｂ）図４及び図５で説明した画像形成装置における感光体の端部にキズが発生するまでの耐刷枚数を説明するための図 上記実施の形態に係る画像形成装置の帯電ローラに対する帯電電流量と感光体における膜削れとの関係を示す図

符号の説明

１０１ 感光体
１０２ 帯電ローラ
１０４ 現像ローラ
１０５ 転写ローラ
１０６ 除電ＬＥＤ

Claims (4)

1. 感光体に押圧され、その当接表面を一様に帯電させる帯電手段と、帯電に先立って感光体表面を除電する除電手段と、帯電した感光体表面を露光して形成された静電潜像に対してトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、このトナー像を転写材に転写する転写手段と、を具備する画像形成装置であって、前記除電手段の前記感光体軸方向での長さを、前記帯電手段の両端部に対向する前記感光体表面に到達しない長さに設定し、前記帯電手段の両端部に対向する前記感光体表面の電位を維持することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電手段による帯電幅をＬｒｏｌｌ、前記除電手段による除電幅をＬｅｒ、前記現像手段による現像幅をＬｄｅｖとした場合に前記帯電幅、前記除電幅及び前記現像幅をＬｒｏｌｌ＞Ｌｅｒ≧Ｌｄｅｖとなる関係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。
3. 前記現像手段による現像方式に二成分現像方式を採用することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記帯電手段は、定電流方式の交流重畳電圧が印加される帯電ローラであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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