(57)【要約】【課題】低コストで、帯電時に発生する振動を抑制し、騒音を低減することができる帯電装置及び該帯電装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】帯電部材としての帯電ローラ２と、この帯電ローラ２と像担持体としての感光体１との間にギャップを形成するギャップ形成部材２１ａ，ｂと、帯電ローラ２に交流成分を持つ電圧を印加させる電圧印加手段としての図示しない電源とを有し、ギャップ形成部材２１ａ，ｂを介して帯電ローラ２を感光体１に当接させて帯電を行う帯電装置において、帯電ローラ２を所定の力で感光体１に押圧するための弾性部材としてのスプリング２２ａ，ｂを備え、帯電ローラ２とスプリング２２ａ，ｂとからなる振動系の共振周波数をｆ、電源の交流成分の周波数をｆｔとすると、√２＜（２ｆｔ／ｆ）の関係を満たす。【選択図】　図５
2004077972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電部材と、
該帯電部材と像担持体との間にギャップを形成するギャップ形成部材と、
該帯電部材に交流成分を持つ電圧を印加させる電圧印加手段とを有し、
該ギャップ形成部材を介して該帯電部材を該像担持体に当接させて帯電を行う帯電装置において、
上記帯電部材を所定の力で上記像担持体に押圧するための弾性部材を備え、
該帯電部材と弾性部材とからなる振動系の共振周波数をｆ、上記電圧印加手段の交流成分の周波数をｆｔとすると、次の数１の関係を満たすことを特徴とする帯電装置。
【数１】
2004077972.tif 000011
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記帯電部材の共振周波数が、上記電圧印加手段の交流成分の周波数の２倍の周波数と一致せず、かつ、近傍に存在しないように構成したことを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
請求項１又は２の帯電装置において、
上記帯電部材の反共振の周波数と、上記電圧印加手段の交流成分の周波数を２倍した周波数とが略一致していることを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の帯電装置において、
上記弾性部材を支持する支持部材と、該支持部材を弾性支持する弾性支持部材とを有し、
該支持部材と弾性支持部材とからなる振動系の共振周波数と、上記帯電部材と弾性部材とからなる振動系の共振周波数とが略一致していることを特徴とする帯電装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の帯電装置において、
上記ギャップ形成部材を、振動減衰性を有する弾性体を用いて構成したことを特徴とする帯電装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５の帯電装置において、
駆動源の駆動力をギヤを用いて上記帯電部材に伝達する駆動伝達手段を有し、
該ギヤの噛合い周波数をｆｋ、該帯電部材の共振周波数をｆｒとすると、次の数２又は数３のうちいずれか一方の関係を満たすことを特徴とする帯電装置。
【数２】
2004077972.tif 000012
【数３】
2004077972.tif 000013
【請求項７】
表面に潜像を形成する像担持体と、
該像担持体表面を帯電させる帯電手段と、
該潜像をトナーの付着によりトナー像として可視像化する現像手段と、
該像担持体上に形成された該トナー像を転写材上に転写する転写手段と、
該転写材上に転写された該トナー像を定着する定着手段とを有する画像形成装置において、
上記帯電手段として、請求項１、２、３、４、５又は６に記載の帯電装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等に用いられる帯電装置及び該装置を備えた画像形成装置に係り、詳しくは、帯電部材に交流成分を持つ電圧を印加して像担持体の帯電を行う帯電装置及び該装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の画像形成装置の主な帯電方式としては、接触帯電方式とコロナ帯電方式がある。接触帯電方式はコロナ帯電方式と比較して、印加電圧を低く抑えられ、オゾン発生が少ない点が優れている為に、最近は接触帯電方式が広く用いられている。
【０００３】
上記接触帯電方式の場合、印加電圧を直流にすると帯電ムラが生じ易い為、交流成分を加えた電圧を印加している。この接触帯電方式について、図面を参照して説明する。
図２に示すように、感光体ドラム１に帯電ローラ２が当接している。より詳しくは、帯電ローラ２に具備され、感光体ドラム１と帯電ローラ２との間にギャップを設けるためのギャップ形成部材（不図示）が、感光体ドラム１の非画像形成部で接触している。そして、帯電ローラ２には電源８から電圧が印加され、感光体ドラム１への帯電が行われる。その電圧の波形は図３に示すように、直流成分ＶＤＣに周波数ｆｔ，電圧の交流成分ＶＡＣが加わったものである。
【０００４】
続いて帯電動作時に発生する引力について説明する。
帯電ローラ２と感光体ドラム１の表面に生じる電荷は常に異符号であるため、静電力は引力となり帯電ローラ２と感光体ドラム１とは互いに引き合うが、帯電電圧は交流成分を有する為に、この引力には強弱が生じる。この引力の時間変化を近似式で表すと、次の数４のようになる。
【数４】
2004077972.tif 000003
（但し、Ａ，Ｂ，Ｃ，φ１，φ２は定数；ω＝２πｆ）
【０００５】
即ち、引力は帯電電圧の周波数（以下「帯電周波数」ともいう）及びその２倍の周波数を有する周期的な力である。この引力により、帯電ローラ２と感光体ドラム１とは、帯電周波数及びその２倍の周波数の振動が生じる。電子写真方式の画像形成装置の場合は、特に帯電周波数の２倍の周波数の振動が大きくなる。そして、帯電ローラ２と感光体ドラム１との振動が周辺の空気に伝播されるので、主な周波数成分が帯電周波数の２倍の騒音が生じる。
【０００６】
上記接触帯電方式では、帯電時、上述した騒音が発生するという問題があった。
そこで、接触帯電方式で生じる騒音防止のための技術が、特開平７−１９９７３１号公報で開示されている。この公報で開示された技術は、被加振体である感光体ドラムにダイナミックダンパーを設けてドラムの振動を低減し、結果として生じる騒音を低減するものである。
【０００７】
また、最近では信号処理技術の発展に伴い、能動騒音制御（Ａｃｔｉｖｅ　Ｎｏｉｓｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式が実現されるようになってきている。この能動騒音制御方式とは、騒音と逆相の音を意図的に出して干渉で消音するものである。例えば、特許第３０９７９２６号公報では、能動騒音制御方式を自動車内の消音に適用した技術が開示されている。また、特開平５−１４２８８７号公報では、能動騒音制御方式を複写機の消音に適用した技術が開示されている。これらの技術は、いずれもスピーカー等で騒音と逆位相の音を出して、騒音と干渉させ、騒音を打ち消すものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特開平７−１９９７３１号公報で開示された技術では、振動の大きい部材へダイナミックダンパーを取付けて制振を行っているが、ダイナミックダンパーのコスト、取付け工程のコストが大きく、コストアップになるという問題があった。また、特開平５−１４２８８７号公報で開示された能動騒音制御方式の技術においても、制御回路やスピーカー等の部品コスト、組立工程のコストが大きく、コストアップになるという問題点があった。
【０００９】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、低コストで、帯電時に発生する振動を抑制し、騒音を低減することができる帯電装置及び該帯電装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、帯電部材と、該帯電部材と像担持体との間にギャップを形成するギャップ形成部材と、該帯電部材に交流成分を持つ電圧を印加させる電圧印加手段とを有し、該ギャップ形成部材を介して該帯電部材を該像担持体に当接させて帯電を行う帯電装置において、上記帯電部材を所定の力で上記像担持体に押圧するための弾性部材を備え、該帯電部材と弾性部材とからなる振動系の共振周波数をｆ、上記電圧印加手段の交流成分の周波数をｆｔとすると、上記数１の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記帯電部材の共振周波数が、上記電圧印加手段の交流成分の周波数の２倍の周波数と一致せず、かつ、近傍に存在しないように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の帯電装置において、上記帯電部材の反共振の周波数と、上記電圧印加手段の交流成分の周波数を２倍した周波数とが略一致していることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３の帯電装置において、上記弾性部材を支持する支持部材と、該支持部材を弾性支持する弾性支持部材とを有し、該支持部材と弾性支持部材とからなる振動系の共振周波数と、上記帯電部材と弾性部材とからなる振動系の共振周波数とが略一致していることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の帯電装置において、上記ギャップ形成部材を、振動減衰性を有する弾性体を用いて構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の帯電装置において、駆動源の駆動力をギヤを用いて上記帯電部材に伝達する駆動伝達手段を有し、該ギヤの噛合い周波数をｆｋ、該帯電部材の共振周波数をｆｒとすると、上記数２又は数３のうちいずれか一方の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、表面に潜像を形成する像担持体と、該像担持体表面を帯電させる帯電手段と、該潜像をトナーの付着によりトナー像として可視像化する現像手段と、該像担持体上に形成された該トナー像を転写材上に転写する転写手段と、該転写材上に転写された該トナー像を定着する定着手段とを有する画像形成装置において、上記帯電手段として、請求項１、２、３、４、５又は６に記載の帯電装置を用いることを特徴とするものである。
請求項１乃至６の帯電装置においては、図４のグラフから判るように、｛加振周波数／共振周波数｝が√２より大きい場合には、振動増幅率が１より小さくなるため、振動は減衰していく。画像形成装置の帯電装置では、一般に交流成分の周波数の２倍の周波数が加振周波数となる。よって、上記数１の関係を満たすように構成することで、交流成分を持つ電圧の印加で生じる帯電部材の振動を減衰させることができる。これにより、帯電装置の騒音を低コストで抑えることができる。
また、請求項７の画像形成装置によれば、上記帯電手段として、請求項１、２、３、４、５又は６に記載の帯電装置を用いるので、帯電プロセスで発生する振動を抑制して低コストで騒音を低減させることができる。また、帯電ムラによる画像劣化の防止を図ることもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下単に「複写機」という）に適用した一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。
この複写機は、周知の電子写真方式を用い内部に記録媒体である感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周囲には矢印で示す回転方向に沿って、電子写真複写工程を実施する帯電手段としての帯電ローラ２、露光装置３、現像手段としての現像装置４が配置されている。また、転写手段としての転写装置５、クリーニング装置６および定着手段としての定着装置７が配置されている。
【００１２】
上記露光装置３は、スキャナー３１で読みとったデータ及び、図示しないＰＣ等外部より送られた画像信号を変換する。そして、ポリゴンモータ３２でレーザ光をスキャンさせミラー３３を介して、画像信号を基に感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。この感光体ドラム１はアモルファスシリコンを用いて構成することができる。
感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置４によってトナー画像が形成され、そのトナー画像が転写材の貯蔵されている転写材バンク１０１、１０６から給紙ローラ１０２、１０７で給紙され給紙コロ１０３、１０８で給送される。コロ１０４は感光体上トナー像と同期を取って転写材を搬送する為のレジストコロであり、転写材は転写装置５に送られ転写される。トナー像が載った転写材は、転写ベルト５３で定着装置７に搬送され、ハロゲンランプ等のヒータ７４を有する定着ローラ７１と圧接される加圧ローラ７２とにより定着された後、排紙コロ１０５により機外へ排出される。
一方、未転写部や汚れの付着した感光体ドラム１はクリーニング装置６によりクリーニングされ次の作像ステップに入る。
【００１３】
〔実施例１〕
次に、本実施形態の特徴部である帯電ローラ２の実施例について説明する。
図２に示すように、帯電ローラ２には電源８により電圧が印加され感光体ドラム１へ帯電が行われる。このとき帯電ローラ２に印加される電圧は、図３に示すように、直流成分ＶＤＣに周波数ｆｔ［Ｈｚ］の交流成分ＶＡＣが加わったものである。帯電ローラ２と感光体ドラム１の表面に生じる電荷は常に異符号であるため、静電力は引力となり帯電ローラ２と感光体ドラム１は互いに引き合うが、帯電電圧は交流成分を有する為に、この引力には強弱が生じる。この引力の時間変化は、上記数４のようになる。複写機の場合は、特に帯電の印加周波数ｆｔ［Ｈｚ］の２倍の周波数で感光体ドラム１を加振することになる。この加振により感光体ドラム１が振動し、音響放射面として騒音が発生する。
【００１４】
図４は、減衰比が０．０１の場合の、振動伝達率と｛加振周波数／共振周波数｝との関係を示すグラフである。
図４において、｛加振周波数／共振周波数｝が１になったとき、すなわち共振周波数と加振周波数が一致したとき、振動増幅率は最大となり、振動が大きくなる。一方、｛加振周波数／共振周波数｝が√２より大きい範囲では、振動の増幅率は１より小さくなり、振動が低減される。
【００１５】
図５は、帯電ローラ２を感光体ドラム１に一対のギャップ形成部材２１ａ、ｂで接触させる際に、一対のスプリング２２ａ、ｂを有する支持部材としての支持プレート２３を介して押し当てる概略構成図である。図５中の一対のスプリング２２ａ、ｂは、図中の上下方向に働く構成となっている。
この一対のスプリング２２ａ、ｂと帯電ローラ２とから成る振動系で、次の２つの振動モードが発生する。一つめの振動モードは、帯電ローラ２が感光体ドラム１と平行に共振周波数ｆｈで振動する振動モードであり、この振動モードの模式図を図６に示した。二つめの振動モードは、帯電ローラ２の両端が図中の上下方向に互いに逆方向に共振周波数ｆｖで振動する振動モードであり、この振動モードの模式図を図７に示した。
【００１６】
帯電ローラ２は、上述したように、多くの場合、印加する電圧の周波数ｆｔの２倍の周波数で加振力を発生する。このため、周波数ｆｔの２倍の周波数と、帯電ローラ２と一対のスプリング２２ａ、ｂとから成る振動系の共振周波数が一致又は近傍に存在する場合、共振を起こし大きく振動する。このことにより、帯電ムラが発生して画像劣化を引き起こすだけでなく、感光体ドラム１への加振力も増幅され結果として騒音が発生する。
【００１７】
そこで、図６の模式図で示した、帯電ローラ２が感光体ドラム１と平行に共振周波数ｆｈで振動する振動モードにおいて、次の数５の関係を満たすように構成した。
【数５】
2004077972.tif 000004
【００１８】
上記数５の関係を満たすように構成することで、図４のグラフに関して述べたように、｛加振周波数／共振周波数｝が√２より大きく、振動増幅率が１より小さい振動低減領域での加振となるため、振動が減衰される。これにより、感光体ドラム１への加振力増幅による騒音の低減を低コストで図ることができる。さらに、帯電ムラによる画像劣化の防止を図ることもできる。
なお、上記共振周波数ｆｈは、帯電ローラ２の質量や一対のスプリング２２ａ、ｂのバネ定数を変化させることで適宜設定することができる。
【００１９】
また、同様に図７に示した、帯電ローラ２の両端が図中の上下方向に互いに逆方向に共振周波数ｆｖで振動する振動モードにおいて、次の数６の関係を満たすように構成した。
【数６】
2004077972.tif 000005
【００２０】
上記数６の関係を満たすように構成することで、上記数５の関係を満たす場合と同様に、感光体ドラム１への加振力増幅による騒音の低減や、帯電ムラによる画像劣化の防止を図ることができる。
なお、上記共振周波数ｆｖは、帯電ローラ２の質量や一対のスプリング２２ａ、ｂのバネ定数を変化させることで適宜設定することができる。
【００２１】
なお、帯電ローラ２と一対のスプリング２２ａ、ｂとからなる振動系で、感光体ドラム１と平行に振動する成分と、両端部が互いに逆方向に振動する成分とを区別せず、まとめて共振周波数をｆとすれば、次の数７で表すこともできる。
【数７】
2004077972.tif 000006
【００２２】
〔実施例２〕
また、帯電ローラ２と一対のスプリング２２ａ、ｂとからなる振動系で振動増幅が起こらない場合であっても、帯電ローラ２自身の共振が、感光体ドラム１への加振力を増幅させる要因となる。即ち、上記一対のスプリング２２ａ、ｂによる振動増幅がない場合でも、帯電ローラ２自身が共振することで、感光体ドラム１への加振力が大きくなり騒音が増幅される。
【００２３】
そこで、本発明者は、帯電ローラ２に印加する電圧を一定にした状態で、印加する周波数ｆｔを変化させ、印加する周波数ｆｔの２倍の周波数近傍に帯電ローラ２の共振周波数ｆｒが存在する場合と存在しない場合との比較実験を行った。
図８は、印加する周波数ｆｔを１６６７Ｈｚとして、印加する周波数ｆｔの２倍の周波数近傍に帯電ローラ２の共振周波数ｆｒが存在する場合の周波数と速度振動レベルとの関係を示すグラフである。一方、図９は、印加する周波数ｆｔを１２０６Ｈｚとして、印加する周波数ｆｔの２倍の周波数近傍に帯電ローラ２の共振周波数ｆｒが存在しない場合の周波数と速度振動レベルとの関係を示すグラフである。
【００２４】
図８のグラフは、帯電ローラ２の共振の影響を受ける場合であり、印加周波数ｆｔの２倍の周波数（３３３４Ｈｚ）で速度振動レベルが最大で約０．１２５ｍｍ／ｓとなっている。これに対して、図９のグラフは、帯電ローラ２の共振の影響を受けない場合であり、印加周波数ｆｔの４倍の周波数（４８２４Ｈｚ）で速度振動レベルが最大約０．００９ｍｍ／ｓとなっている。図８と図９のグラフの比較から判るように、帯電ローラ２自身の共振の影響を受ける場合には、影響を受けない場合に比べて、速度振動レベルが約１４倍も大きい。また、共振の影響を受ける場合には、影響を受けない場合に比べて、騒音が約２０ｄｂも大きくなっていた。
この比較実験から、帯電ローラ２の共振周波数ｆｒが帯電ローラ２に印加する周波数ｆｔの２倍の周波数と一致しない又は近傍に存在しないように構成することが望ましい。これにより、帯電ローラ２自身の振動増幅が回避され、低騒音となる帯電の印加周波数を決定することができる。
【００２５】
〔実施例３〕
また、帯電ローラ２の反共振の周波数に、帯電ローラ２に印加する電圧の周波数ｆｔの２倍の周波数を略一致させておくことにより、大きな振動低減効果が得られる。即ち、帯電ローラ２の振動特性から振動増幅が小さい周波数帯域が選択可能となり、その周波数による帯電の印加が可能となることから、更なる帯電ムラや加振力低減による騒音の低減効果が得られる。なお、帯電ローラ２の反共振の周波数は、インパクトハンマー及び加速度ピックアップなどを用いた振動試験より得られる周波数応答関数から容易に知ることができる。
図１０は、帯電ローラ２の周波数応答関数を示すグラフである。図１０から判るように、この帯電ローラ２の場合、１０５０〜１１００Ｈｚ近辺に反共振の周波数を有している。よって、帯電ローラ２に電圧を印加する周波数ｆｔの２倍の周波数がこの反共振の周波数となるように設定しておけば、振動増幅率が低く、帯電ムラや騒音の低減に効果がある。
【００２６】
〔実施例４〕
上記各実施例では、一対のスプリング２２ａ、ｂを支持する支持プレート２３は装置筺体等に固定しておく構成であったが、この支持プレート２３と装置筺体との間にスプリング等の弾性体を設けて支持する構成とすることができる。
図１１は、本実施例に係る構成の概略模式図である。本実施例では、一対のスプリング２２ａ、ｂを支持する支持プレート２３にスプリング２４を設け、このスプリング２４の他端を装置筺体に固定した。このように、支持プレート２３とスプリング２４とからなる振動系（以下、「制振振動系」という）を設けた。
そして、この制振振動系の共振周波数を、帯電ローラ２と一対のスプリング２２ａ、ｂとからなる振動系の共振周波数と略一致するように設定した。これにより、制振振動系が吸振器としての役割を果たし、帯電ローラ２で発生する振動エネルギーを消散し、感光体ドラム１への加振エネルギーを低減させることができる。
【００２７】
例えば、帯電ローラ２が感光体ドラム１と平行に振動する場合には、次の数８の関係を満たすことで帯電ローラ２の振動を抑え、感光体ドラム１への加振エネルギーを低減することができる。
【数８】
2004077972.tif 000007
ただし、帯電ローラ２と一対のスプリング２２ａ、ｂとからなる振動系の共振周波数をｆｈ、制振振動系のスプリング２４のバネ定数をｋｈ、支持プレート２３の質量をｍｈとする。
【００２８】
具体的には、帯電ローラ２と一対のスプリング２２ａ、ｂからなる振動系の共振周波数ｆｈが５００Ｈｚの場合、制振振動系のスプリングのバネ定数ｋｈを９．８７ｅ５［Ｎ／ｍ］、支持プレート２３の質量ｍｈを０．１［ｋｇ］と設定する。
【００２９】
また、感光体ドラム１に対して帯電ローラ２の両端部が互いに逆方向に振動する場合には、次の数９の関係を満たすことで帯電ローラ２の振動を抑え、感光体ドラム１への加振エネルギーを低減することができる。
【数９】
2004077972.tif 000008
ただし、帯電ローラ２と一対のスプリング２２ａ、ｂとからなる振動系の共振周波数をｆｖ、制振振動系のスプリング２４のバネ定数をｋｖ、支持プレート２３の質量をｍｖとする。
【００３０】
〔実施例５〕
感光体ドラム１と帯電ローラ２との間のギャップを維持するための一対のギャップ形成部材２１ａ、ｂを振動減衰性を有する弾性体で構成することができる。
図１２（ａ）は一対のギャップ形成部材２１ａ、ｂと帯電ローラ２の分解図、（ｂ）は一対のギャップ形成部材２１ａ、ｂを帯電ローラ２の溝に組み込んだ組立図である。一対のギャップ形成部材２１ａ、ｂはその外径が帯電ローラ２の外径よりも大きく構成されており、感光体ドラム１の非画像部に直接接触することで、感光体ドラム１と帯電ローラ２との間に５０〜１００μｍのギャップが形成される。この一対のギャップ形成部材２１ａ、ｂを振動減衰性を有する弾性体で構成することで、帯電ローラ２で生じた加振力が一対のギャップ形成部材２１ａ、ｂで減衰され、感光体ドラム１に伝わる加振エネルギーを低減することができる。これにより、帯電プロセスにおける騒音の低減を図ることができる。
なお、図１２（ａ）、（ｂ）に示した構成は一例であり、ギャップを設けるための部材が振動減衰性を持つ弾性体であれば、他の構成でもよいことはもちろんである。
【００３１】
上記振動減衰性は、一対のギャップ形成部材２１ａ、ｂの材質を適宜選択することで変化させることが可能である。例えば、振動減衰性を大きくする場合にはウレタンゴム等のバネ定数の小さい材質を選択し、振動減衰性を小さくする場合には樹脂等のバネ定数の大きい材質を選択する。また、振動減衰性は、一対のギャップ形成部材２１ａ、ｂのリング部の厚さで変化させることも可能である。図１３は、一対のギャップ形成部材２１ａ、ｂの振動減衰性が大きい場合と小さい場合とにおける、感光体ドラム１への振動伝達率の違いの一例を示すグラフである。振動減衰性が大きい材質としてウレタンゴムを用い、振動減衰性が小さい材質として樹脂を用いた。
【００３２】
なお、一対のギャップ形成部材２１ａ、ｂが弾性体の場合、その材質によっては帯電ローラ２の感光体ドラム１側への押圧力で大きく変形してしまう。すると帯電ローラ２と感光体ドラム１との非接触部分である画像形成部で、ギャップが一定に保たれなくなったり、帯電ローラ２が感光体ドラム１に接触したりしてしまうことがある。その結果、帯電ムラが発生したり、ギャップ部以外で感光体ドラム１へ振動が伝達してしまうことになり、騒音が増大したりしてしまう。したがって、一対のギャップ形成部材２１ａ、ｂの弾性変形で帯電ローラ２と感光体ドラム１とが接触しないように、一対のギャップ形成部材のバネ定数、リング部の厚み、及び帯電ローラ２の押圧力を適宜設定する必要がある。また、できるだけギャップが一定となるように構成することが必要である。
【００３３】
〔実施例６〕
また、帯電ローラ２から感光体ドラム１へ伝達する加振力に影響を及ぼす振動として、帯電ローラ駆動のための駆動系のギア列で発生する噛み合い周波数ｆｋの加振がある。そこで、帯電ローラ２の共振周波数をｆｒとすると、次の数１０又は数１１の関係を満たすことで、駆動系のギア列で発生する噛み合い周波数ｆｋの加振を抑えることができる。
【数１０】
2004077972.tif 000009
【数１１】
2004077972.tif 000010
【００３４】
上記数１０の関係を満たすことで、図４における｛加振周波数／共振周波数｝が｛１／√２｝より小さく、即ち振動伝達率がピーク値の反値幅より小さくなり、振幅が大きく増幅されることはないレベルとなる。これにより、噛み合い周波数ｆｋが加振源となる帯電ローラ２の共振を回避することが可能となり、共振により感光体ドラム１へ与える加振力が減少するため、騒音の低減を図ることができる。
また、上記数１１の関係を満たすことで、図４における｛加振周波数／共振周波数｝が√２より大きくなるため、振動の増幅率が１より小さくなり、振動が低減される。よって同様に、騒音の低減を図ることができる。
【００３５】
以上説明したように、帯電部材としての帯電ローラと、該帯電部材としての帯電ローラと像担持体としての感光体ドラムとの間にギャップを形成するギャップ形成部材と、該帯電部材としての帯電ローラに交流成分を持つ電圧を印加させる電圧印加手段としての電源とを有し、該ギャップ形成部材を介して該帯電部材としての帯電ローラを該像担持体としての感光体ドラムに当接させて帯電を行う帯電装置において、上記帯電部材としての帯電ローラを所定の力で上記像担持体としての感光体ドラムに押圧するための弾性部材としての一対のスプリングを備え、該帯電部材としての帯電ローラと弾性部材としての一対のスプリングとからなる振動系の共振周波数をｆ、上記電圧印加手段としての電源の交流成分の周波数をｆｔとすると、上記数１の関係を満たす。
また、上記帯電装置において、上記帯電部材としての帯電ローラの共振周波数が、上記電圧印加手段としての電源の交流成分の周波数の２倍の周波数と一致せず、かつ、近傍に存在しないように構成した。よって、交流成分を持つ電圧の印加に起因する帯電ローラの共振はなく、大きな振動や騒音が生じることはない。
また、上記帯電装置において、上記帯電部材としての帯電ローラの反共振の周波数と、上記電圧印加手段としての電源の交流成分の周波数を２倍した周波数とが略一致している。よって、交流成分を持つ電圧の印加で生じる振動の振動増幅を抑えることができ、帯電ローラの振動を抑えて騒音を低減することができる。また、帯電ローラの振動特性から最も振動増幅が小さい周波数帯域で帯電の印加が可能となり、更なる振動の低減による騒音の低減を図ることができる。
また、上記帯電装置において、上記弾性部材としての一対のスプリングを支持する支持部材としての支持プレートと、該支持部材としての支持プレートを弾性支持する弾性支持部材としてのスプリングとを有し、該支持部材としての支持プレートと弾性支持部材としてのスプリングとからなる振動系の共振周波数と、上記帯電部材としての帯電ローラと弾性部材としての一対のスプリングとからなる振動系の共振周波数とが略一致している。よって、支持プレートとスプリングとからなる制振振動系が吸振器としての役割を果たし、帯電ローラで発生する振動エネルギーを消散し、感光体ドラムへの加振エネルギーを低減させることができる。
また、上記帯電装置において、上記ギャップ形成部材を、振動減衰性を有する弾性体を用いて構成した。よって、帯電ローラで生じた振動がギャップ形成部材で減衰され、感光体ドラムに伝わる振動を低減することができる。これにより、音響放射面である感光体ドラムの振動も低減され低騒音化が可能となる。
また、上記帯電装置において、駆動源の駆動力をギヤを用いて上記帯電部材としての帯電ローラに伝達する駆動伝達手段を有し、該ギヤの噛合い周波数をｆｋ、該帯電部材としての帯電ローラの共振周波数をｆｒとすると、上記数１０又は数１１のうちいずれか一方の関係を満たす。上記数１０の関係を満たすことで、振動伝達率がピーク値の反値幅より小さくなり、振幅が大きく増幅されることはないレベルとなる。これにより、噛み合い周波数ｆｋが加振源となる帯電ローラの共振を回避することが可能となり、共振により感光体ドラムへ与える加振力が減少するため、騒音の低減を図ることができる。また、上記数１１の関係を満たすことで、振動の増幅率が１より小さくなり、振動が低減される。よって同様に、騒音の低減を図ることができる。
また、表面に潜像を形成する像担持体としての感光体ドラムと、該像担持体としての感光体ドラム表面を帯電させる帯電手段と、該潜像をトナーの付着によりトナー像として可視像化する現像手段としての現像装置と、該像担持体としての感光体ドラム上に形成された該トナー像を転写材上に転写する転写手段としての転写装置と、該転写材上に転写された該トナー像を定着する定着手段としての定着装置とを有する画像形成装置としての複写機において、上記帯電手段として、上記帯電装置を用いる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１及び７の発明によれば、低コストで、帯電時に発生する振動を抑制し、騒音を低減することができるという優れた効果がある。
また、特に請求項７の発明によれば、帯電ムラを防いで高品質な画像を形成することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複写機の要部概略構成図。
【図２】帯電装置の概略構成図。
【図３】帯電ローラに印加する印加電圧の波形を示す図。
【図４】減衰比が０．０１の場合の、振動伝達率と｛加振周波数／共振周波数｝との関係を示すグラフ。
【図５】帯電ローラの支持構造を示す概略構成図。
【図６】帯電ローラが感光体ドラムと平行に共振周波数ｆｈで振動する振動モードの模式図。
【図７】帯電ローラの両端が図中の上下方向に互いに逆方向に共振周波数ｆｖで振動する振動モードの模式図。
【図８】帯電ローラが共振する場合の、速度振動レベルと周波数の関係を示すグラフ。
【図９】帯電ローラが共振しない場合の、速度振動レベルと周波数の関係を示すグラフ。
【図１０】帯電ローラの周波数応答関数を示すグラフ。
【図１１】支持プレートと装置筺体との間にスプリング等の弾性体を設けて支持する概略構成図。
【図１２】（ａ）は一対のギャップ形成部材と帯電ローラの分解図。
（ｂ）は一対のギャップ形成部材を帯電ローラの溝に組み込んだ組立図。
【図１３】一対のギャップ形成部材の振動減衰性が大きい場合と小さい場合とにおける、感光体ドラムへの振動伝達率の違いの一例を示すグラフ。
【符号の説明】
１　　　感光体ドラム
２　　　帯電ローラ
３　　　露光装置
４　　　現像装置
５　　　転写装置
６　　　クリーニング装置
７　　　定着装置
８　　　帯電電圧印加用の電源
２１ａ、ｂ　　　一対のギャップ形成部材
２２ａ、ｂ　　　一対のスプリング
２３　　支持プレート
２４　　スプリング
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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