(57)【要約】【課題】被帯電体の振動を抑制することができ、帯電音およびドラム回転開始時／停止時のブレード鳴きを低く抑えることができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】円筒状の感光ドラム（被帯電体）３の表面に帯電ローラ（導電部材）４を当接せしめ、該帯電ローラ４に電圧を印加する事によって感光ドラム３の表面を所定の電位に帯電させる接触帯電装置を備え、感光ドラム３の表面の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置９を備える画像形成装置において、前記感光ドラム３内に水熱合成セラミックス５を内包せしめる。本発明によれば、感光ドラム３内に内包された水熱合成セラミックス５の制振効果と感光ドラム３の重量と剛性が高められる効果のため、該感光ドラム３の振動が抑制され、帯電ローラ４に印加される交流電圧の周波数を高く設定しても、帯電音を低く抑える事ができ、またドラム回転開始時／停止時のブレード鳴きを低く抑える事ができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体上に感光層を有する被帯電体の表面に導電部材を当接せしめ、該導電部材に電圧を印加することによって被帯電体の表面を所定の電位に帯電させる接触帯電装置を備える画像形成装置において、前記導電性支持体内に水熱合成セラミックスにより形成した充填物を内包せしめたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記水熱合成セラミックスが、水硬性粉体、非水硬性粉体および加工性改良剤からなる水硬性組成物を用いて形成されたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記水硬性組成物が、水硬性粉体と非水硬性粉体の総量１００重量部に対して、水硬性粉体を５０〜９０重量部、非水硬性粉体を１０〜５０重量部、加工性改良剤を乾ベースで２〜１８重量部配合したことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記水硬性組成物に無機物の粉体を１〜８０重量部添加したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記水硬性組成物に有機物の粉体を１〜８０重量部添加したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記水熱合成セラミックスが、前記配合量調整後の水硬性組成物に理論水和量未満の水を加えて混合した混合物を加圧成形してオートクレーブ中にて蒸気養生することにより形成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧を印加した導電部材を被帯電体表面に当接させることにより、被帯電体表面を所定の電位に帯電させる接触帯電装置と被帯電体表面の残留トナー等をクリーニングするクリーニング装置を具備した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置等の画像形成装置に用いられる帯電装置として、従来、一般的にはコロナ放電装置が採用されていた。
【０００３】
しかしながら、最近では、電源の低圧化を図ることができ、更にはオゾンの発生が極々微量であること等の長所を有していることから、ローラ型やブレード型の導電部材を用いた接触帯電装置が採用されている。
【０００４】
図５はローラ型の導電部材である所謂帯電ローラを用いた接触帯電装置の一例を示す概略構成図である。図５において、１０３は被帯電体である感光ドラムであって、これは図示矢印Ｂ方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。この感光ドラム１０３は、アルミニウムから成る基体１０３ａと、この基体１０３ａの外周面に形成された有機感光層１０３ｂとで構成されている。又、図５において、１０４は感光ドラム１０３の表面に当接されて従動回転する接触帯電装置としての帯電ローラであり、１３０は帯電ローラ１０４に電圧を印加するための高圧電源である。
【０００５】
ところで、上記帯電ローラ１０４は、鉄、ＳＵＳ等から成る導電性芯金１０４ａの外周面を、カーボン含有のウレタンゴム等の導電性弾性層１０４ｂで被覆して構成され、この帯電ローラ１０４は、導電性芯金１０４ａの長手方向両端部において不図示のバネ部材により感光ドラム１０３の表面に圧接されている。
【０００６】
而して、帯電ローラ１０４には、高圧電源１３０によって、直流電圧に、直流電圧のみ印加時における感光ドラム１０３表面の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧を重畳した振動電圧が印加され、この帯電ローラ１０４によって感光ドラム１０３の表面が所定の電位に帯電される。
【０００７】
また、電子写真装置等の画像形成装置に用いられるクリーニング装置９とは、転写工程を終了した感光ドラム１０３は次の画像形成のためにその表面の残留トナー等を除去する必要があり、一般的に低コストで信頼性の高い除去方法としてシリコンやウレタンといったゴムを板状にして感光ドラム１０３に当接し不用物のクリーニングを行う装置である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−１８８８３８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例に示すような接触帯電装置において、感光ドラム１０３の表面を均一に帯電するためには、感光ドラム１０３の周速度が大きくなるに従って帯電ローラ１０４に印加する交流電圧の周波数を上げなければならないが、周波数が約２００Ｈｚを超えると、感光ドラム１０３と帯電ローラ１０４の振動に起因して発生する所謂帯電音が大きくなってしまうという問題がある。この帯電音が大きくなるという現象は、以下のようなメカニズムによって生じることが明らかになった。
【００１０】
即ち、帯電ローラ１０４に交流電圧が印加されると、感光ドラム１０３と帯電ローラ１０４との間に静電気力による引力が作用し、交流電圧の最大値の部分と最小値の部分では相互の引き合う力が大きくなり、帯電ローラ１０４は弾性変形しつつ感光ドラム１０３に引き付けられ、又、交流電圧の中央値の部分では相互に引き合う力が小さくなり、帯電ローラ１０４の弾性変形の回復力により、感光ドラム１０３と帯電ローラ１０４とが離れようとする。このため、感光ドラム１０３と帯電ローラ１０４とは、印加された交流電圧の２倍の周波数で振動し合うことになる。
【００１１】
更に、感光ドラム１０３と帯電ローラ１０４とは、相互に摩擦し合いつつ回転するが、前記静電気力により引力が作用し、交流電圧の最大値の部分と最小値の部分で相互に引き合う力が大きくなり、帯電ローラ１０４が弾性変形しつつ感光ドラム１０３に引き付けられる際には、相互の回転にブレーキがかかり、又、交流電圧の中央値の部分で相互の引き合う力が小さくなり、帯電ローラ１０４の弾性変形の回復力により、感光ドラム１０３と帯電ローラ１０４が離れようとする際には、相互の回転に対するブレーキが緩和される。このため、あたかも濡れたガラス表面を指で擦ったときのようにスティックスリップによる振動も生じる。そして、この振動も前記と同様に、印加された交流電圧の２倍の周波数で生じる。
【００１２】
帯電音は以上のような振動に起因して発生するが、これは印加される交流電圧の２倍の周波数を基本として生じるため、例えば交流電圧の周波数が３００Ｈｚの場合にあっては、６００Ｈｚの帯電音が観測される。この他にも、その整数倍の高調波成分や、稀には、印加した交流電圧の周波数とその整数倍の高調波成分も観測される場合がある。
【００１３】
また、クリーニング装置に於いても回転する感光ドラムに板状のゴムを当接させるために、ゴムと感光ドラムの間には相当の摩擦力が生じる。この摩擦力は定常回転時にはそれほど問題にならないが、低速回転時、特に感光ドラムの回転開始時や回転停止時といった極低速回転時にスティックスリップ振動が増大し、感光ドラムを過度に振動させて「ブレード鳴き」という現象を発生させる。
【００１４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、被帯電体の振動を抑制することができ、帯電音を低く抑えることができ、またドラム回転開始時／停止時のブレード鳴きを低く抑えることができる画像形成装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明は、被帯電体の表面に導電部材を当接せしめ、該導電部材に電圧を印加することによって被帯電体の表面を所定の電位に帯電させる接触帯電装置を備え、被帯電体の表面の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置を備える画像形成装置において、前記被帯電体内に水熱合成セラミックスを内包せしめたことを特徴とする。
【００１６】
（作用）
本発明によれば、被帯電体内に内包された水熱合成セラミックスの制振効果と被帯電体の重量と剛性が高められる効果のため、該被帯電体の振動が抑制され、導電部材に印加される交流電圧の周波数を高くしても、帯電音を低く抑えることができ、またドラム回転開始時／停止時のブレード鳴きを低く抑えることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の接触帯電装置を示す概略構成図、図２は感光ドラムの断面図、図３は本発明に係る画像形成装置の断面図、図４はプロセスカートリッジの断面図である。
【００１８】
先ず、図３に基づいて画像形成装置の概略構成を説明するに、該画像形成装置において、レーザー、ポリゴンミラー補正レンズ系を含むスキャナユニット１からは画像信号に応じて変調されたレーザー光がスキャン出力され、このレーザー光は折り返しミラー２で反射して被帯電体である感光ドラム３に照射される。感光ドラム３は帯電ローラ４によって均一に帯電され、その表面上には前述の画像信号に応じて変調されたレーザー光の照射によって静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置１５内のトナーによってトナー像として現像されて顕像化される。
【００１９】
一方、カセット７ａ内に収納された記録材７は、給紙ローラＰによって感光ドラム３での潜像の形成と同期してレジストローラｒまで供給される。そして、この記録材７は、レジストローラｒによって感光ドラム３上に形成された潜像の先端と同期して、帯電ローラーから成る転写帯電器１６に搬送され、該転写帯電器１６によって前記トナー像が記録材７に転写される。トナー像を転写された記録材７は搬送ガイドｇに沿って搬送され、定着器８によってトナー像を定着された後、最後に装置外部に排出される。尚、感光ドラム３上に残留するトナーはクリーニング器９によって除去される。
【００２０】
図４は主な画像形成手段である前記感光ドラム３、帯電ローラ４、現像装置１５、クリーニング器９及びカバー１０を一括してユニット化されているプロセスカートリッジＫの断面図である。それぞれの画像形成手段はプロセスカートリッジＫ内で所定の相互配置関係をもって組み付けられており、該プロセスカートリッジＫは画像形成装置本体内の所定部に対して所定の要領で挿入装着され、又、逆に画像形成装置本体内から抜き出される。尚、カバー１０はプロセスカートリッジＫを装置本体から外した際の感光ドラム３に対する遮光及びゴミ付着防止機能を有する。
【００２１】
ところで、前記感光ドラム３及び帯電ローラ４の詳細は図１に示されるが、図示のように、感光ドラム３は、肉厚０．７ｍｍのアルミニウムから成る基体３ａと、この基体３ａの外周面に形成された有機感光層３ｂとで構成され、その外径は３０ｍｍであって、図示矢印Ａ方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。
【００２２】
又、帯電ローラ４は、ＳＵＳから成る導電性芯金４ａと、この芯金４ａの外周面に形成された導電性弾性層４ｂとで構成され、導電性弾性層４ｂはカーボン含有のウレタンゴムから成る。この帯電ローラ４の外径は１２ｍｍであって、該帯電ローラ４は、導電性芯金４ａの長手方向両端部において不図示のバネ部材によって感光ドラム３の表面に圧接され、感光ドラム３の回転に従って従動回転する。
【００２３】
而して、高圧電源３０によって帯電ローラ４に所定の電圧が印加されると、この帯電ローラ４によって感光ドラム３の表面は所定の電位に帯電される。尚、帯電ローラ４に印加する電圧としては、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が好ましい。ここで言う振動電圧とは、電圧値が時間と共に周期的に変化する電圧であって、交流電圧は、直流電圧のみ印加時における感光ドラム３表面の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有することが望ましく、又、その波形としては、正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でも良いが、帯電音の低減という観点からは、高調波成分を含まない正弦波が好ましい。
【００２４】
ここで、本発明者が帯電音とブレード鳴きに関して行なった実験内容および実験結果を説明する。
【００２５】
実施例−１では、暗騒音３０ｄＢ（Ａ）の無響室にレーザビームプリンタ「ＬＢＰ−Ａ４０４」（キヤノン株式会社製）を設置し、このプリンタ本体の前面より１ｍの位置に普通騒音計「ＮＬ−２１」（リオン株式会社製）を設置し、この普通騒音計にて音圧を測定した。この場合、プリンタは外部より感光ドラムのみを自在に回転駆動することができるように改造されており、しかも帯電ローラに対しては外部高圧電源により所望の電圧を印加できるようになっている。また、感光ドラムにはあらかじめ水熱合成セラミックス製の充填物を２００ｇを内包させた。
【００２６】
水熱合成セラミックス製の充填物の製造方法は、ポルトランドセメント等の水硬性粉体と、シリカフューム等の非水硬性粉体と、アクリル樹脂等の加工性改良剤と、その他の添加物からなる混合粉体に、水硬性粉体と非水硬性粉体との混合粉体の１００重量部に対して、水を３０重量部以下または理論水和量未満含有したものを混合して成形用混合物を調整し、成形する形状に適した大きさに造粒する。
【００２７】
このようにして得られた成形用混合物を静水圧プレス、多軸プレス、１軸プレス等による加圧によって円柱形又は円筒形に成形する。この場合の加圧条件としては、計算される理論密度にできるかぎり近づけるようにプレス圧が高いほど好ましい。
【００２８】
加圧成形後、蒸気養生あるいはオートクレーブ中で蒸気養生する。また、オートクレーブ養生の前処理として、加圧成形後からオートクレーブ養生開始直前までの間に水和反応を進行させ、オートクレーブ養生時に成形体が破損するのを防止する。オートクレーブ養生では、飽和蒸気圧７．１５ｋｇ／ｃｍ２、養生温度１６５℃以上とし、このうち飽和蒸気圧については９．１０ｋｇ／ｃｍ２以上とすることが好ましい。養生時間は養生温度により変化するが１７５℃の条件では５〜１５時間とする。
【００２９】
そして、単に感光ドラムを回転駆動させたときの騒音レベルＸｄＢ（Ａ）と、感光ドラムを回転駆動させつつ、該感光ドラムに接触する帯電ローラに対して所定の交流電圧を印加したときの各々の騒音レベルＹｄＢ（Ａ）とを測定し、これらの差△＝Ｙ−ＸｄＢ（Ａ）を帯電音による騒音レベルの増加分として算出して比較した。ここで、感光ドラムの周速度は５０ｍｍ／ｓｅｃ、帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧は２０００Ｖ、周波数は２００Ｈｚに設定された。ブレード鳴きは感光ドラムのみを回転駆動するときの回転停止時の騒音レベル最大値ＺｄＢ（Ａ）を測定した。（回転開始時は回転停止時より小さいために回転停止時のみ測定した）
実施例−２  充填物の重量を２００ｇとし、帯電周波数を４００Ｈｚとした以外は実施例−１と同じ。
【００３０】
実施例−３  充填物の重量を２００ｇとし、帯電周波数を８００Ｈｚとした以外は実施例−１と同じ。
【００３１】
実施例−４  充填物の重量を１００ｇとした以外は実施例−１と同じ。
【００３２】
実施例−５  充填物の重量を１００ｇとした以外は実施例−２と同じ。
【００３３】
実施例−６  充填物の重量を１００ｇとした以外は実施例−３と同じ。
【００３４】
比較例−１  充填物を入れなかった以外は実施例−１と同じ。
【００３５】
比較例−２  充填物を入れなかった以外は実施例−２と同じ。
【００３６】
比較例−３  充填物を入れなかった以外は実施例−３と同じ。
【００３７】
実験結果について表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１の比較例からもわかるとおり、充填物を含まない場合、帯電周波数を上げると帯電音は大きく増大し、ブレード鳴きは変化無かった。これに対し、充填物を２００ｇ入れた実施例１−３では帯電音は帯電有り無しで１〜２ｄＢ程度の増加にとどまっている。また、ブレード鳴きも十分低く抑えられている。また、充填物を１００ｇ入れた実施例４−６では充填物を２００ｇ入れた実施例１−３よりは効果が劣るものの比較例に対して十分大きな効果があり帯電音もブレード鳴きも低く抑えられている。
【００４０】
充填物の重量は、帯電音やブレード鳴きに与える本体構成等の影響が大きいため、一概に何ｇ入れればよいというものではなく、製品となる本体のメカ構成や帯電設定、感光ドラムの種類、クリーニングブレードの種類等の組み合わせによって最適な重量があるので適宜選択することが好ましい。
【００４１】
また、感光ドラム３の製造方法としては従来と同様にアルミニウム等の基体３ａの外周面に有機感光層３ｂを形成、乾燥させた後、水熱合成セラミックス５を感光ドラム３内に挿入するだけで済み、例えば、感光ドラム基体３ａの熱容量の増加に伴う有機感光層３ｂの形成、乾燥工程の長時間化のような生産性の極度の悪化等を招くことはない。又、近年、我々の生活環境及び資源の保護といった観点から、不要になったプロセスカートリッジ等の回収、再生等が注目されつつあるが、本実施例に示したような形態を採れば、感光ドラム３内の充填物は容易に回収／再生することができ、環境保護に適しているといえる。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかな如く、本発明によれば、感光ドラム内に内包された水熱合成セラミックスの制振効果と、感光ドラムの重量と剛性が高められる効果のため、該感光ドラムの振動が抑制され、帯電ローラに印加される交流電圧の周波数を高く設定しても、帯電音を低く抑えることができ、またドラム回転開始時／停止時のブレード鳴きを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の接触帯電装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る感光ドラムの断面図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の縦断面図である。
【図４】プロセスカートリッジの断面図である。
【図５】従来の画像形成装置の接触帯電装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
３  感光ドラム（被帯電体）
４  帯電ローラ（導電部材）
５  水熱合成セラミックス製の詰め物
９  クリーニングブレード
３０  高圧電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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