(57)【要約】【課題】像担持体あるいは帯電部材を介して伝導する機械駆動による振動を吸収して帯電部材の振動を抑制する。【解決手段】感光体ドラム１と帯電ローラ２ａは帯電ローラ２ａの両端部にて接触し、接触面を介して画像形成装置内の駆動部の振動が伝達する。感光体ドラム１に振動吸収部材５０を設けることで感光体ドラム１での振動を低減させる。その結果として、帯電ローラ２ａの振動が低減する。感光体ドラム１と振動吸収部材５０の線速差が大きくなると、感光体ドラム１との間に速度差が発生し、色ずれや感光体ドラム１を回転駆動するトルクの上昇につながる。したがって、振動吸収部材５０を回転体とし、感光体ドラム１と振動吸収部材５０の線速差を極力小さくする。【選択図】図４
2017090521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体との間に空隙を有して前記像担持体を帯電させる帯電装置と、
前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像で可視化する現像装置と、
形成された静電潜像を前記像担持体へ転写した後に前記像担持体に残留したトナー等を回収するクリーニング装置と、
前記トナー像が担持される前記像担持体上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、
を有するプロセスカートリッジにおいて、
前記像担持体の振動を吸収する振動吸収部材を前記帯電装置に有している、
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記振動吸収部材を、前記像担持体を帯電可能な帯電部材と別体に備えることを特徴とする請求項１記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３】
前記振動吸収部材の共振周波数が、前記帯電部材の共振周波数と同じであることを特徴とする請求項１または２記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】
像担持体と、
前記像担持体との間に空隙を有して前記像担持体を帯電させる帯電装置と、
前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像で可視化する現像装置と、
形成された静電潜像を前記像担持体へ転写した後に前記像担持体に残留したトナー等を回収するクリーニング装置と、
前記トナー像が担持される前記像担持体上に潤滑剤を供給するプロセスカートリッジにおいて、
前記帯電部材の振動を吸収する振動吸収部材を前記クリーニング装置に有している、
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】
前記振動吸収部材は、前記帯電部材の汚れをクリーニングするクリーニング部材であることを特徴とする請求項４に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジ、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においての画像形成プロセスは、
（１）チャージャーや帯電ローラといった帯電部材で感光体表面を帯電し、
（２）ＬＤ、ＬＥＤといった書き込み部材で所定の画像を感光体上に書き込み感光体表面を除電し、
（３）感光体上の除電された箇所に現像部材でトナーを現像し、
（４）書かれたトナー像を中間転写ベルトなどの転写部材や用紙上に転写し、
（５）定着部材で用紙上のトナーを紙に定着する、
というものである。
（４）の転写プロセスにおいて、感光体から転写部材に転写しきれず、感光体に残った転写残トナーは感光体上をクリーニングするクリーニング部材によって回収され、次の作像プロセスに影響を出さない技術が既に知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、今までの帯電ローラといった帯電部材で感光体表面を帯電技術では、機械駆動時に駆動モータ等の振動が帯電部材に伝導することにより、感光体表面の帯電状態が不均一になり、画像の濃度ムラが発生するという問題が判明した。
【０００４】
特許文献１には、感光体の振動を吸収する目的で、感光体に振動吸収部材を設ける技術が開示されている。しかし、感光体の振動を低減することはできても帯電部材の振動を低減する効果が十分ではなく、振動の抑制により画像の濃度ムラ発生を防ぐという問題は解消できていない。
【０００５】
また特許文献２には、帯電ローラの回転時の振動を防止する目的で、軸受構成に振動防止構成を有する技術が開示されている。しかし、帯電ローラに伝達する機械駆動時の振動を抑制するという問題が解消できていない。
【０００６】
また特許文献３には、帯電ローラに伝達した振動を防止する目的で、帯電ローラに設けたクリーニング部材に振動抑制部材を間隔を置いて複数個設ける技術が開示されている。しかし、加圧スプリングにて振動吸収を実施する場合、１００−３００Ｈｚ程度振動を抑制するという問題は解消できていない。すなわち、帯電ローラを加圧して駆動させると帯電ローラが駆動中に跳ねて浮き上がり帯電ギャップが変動することを抑制することができる。すなわち、低周波（１０ｍｍピッチ以上の大ピッチムラ）の振動は加圧スプリングにて抑制することができる。しかし、感光体から帯電ローラのコロ部を通して伝達してくる高周波（１０ｍｍピッチ以下の小ピッチムラ）の振動は周波数が高くて加圧スプリング等では追従することができないため、振動を抑制することはできない。
【０００７】
本発明は、これらに鑑みてなしたものであり、感光体あるいは帯電部材への振動を抑制することにより帯電部材の振動起因による画像濃度ムラを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプロセスカートリッジは、像担持体と、前記像担持体との間に空隙を有して前記像担持体を帯電させる帯電装置と、前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像で可視化する現像装置と、形成された静電潜像を前記像担持体へ転写した後に前記像担持体に残留したトナー等を回収するクリーニング装置と、前記トナー像が担持される前記像担持体上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、を有するプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体の振動を吸収する振動吸収部材を前記帯電装置に有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、像担持体あるいは帯電部材を介して伝導する機械駆動による振動を吸収して帯電部材の振動を抑制することができるので、帯電部材の振動起因による画像濃度ムラを抑制することが可能となる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用する対象となり得る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】プロセスカートリッジの詳細について説明するための拡大図である。
【図３】帯電装置の構成について説明するための拡大図である。
【図４】感光体ドラム上に振動吸収部材を設けた本発明の一実施形態に係るプロセスカートリッジを示す拡大図である。
【図５】位相をずらした帯電バイアスを印可すると、振動吸収部材からの帯電バイアスの変動と帯電ローラからの帯電バイアスの変動が打ち消しあい、変動しない合成バイアスが生じる例を示す図である。
【図６】実施形態２における振動吸収部材と帯電ローラの構造、配置を示す図である。
【図７】帯電装置内に振動吸収部材を設けたプロセスカートリッジの実施形態の構成について説明するための図である。
【図８】図７に示すような構成において、帯電ローラに加速度ピックアップを設置し、帯電ローラの振動を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を説明する。本発明は、帯電部材の振動吸収に際して、以下の特徴を有する。要するに、感光体もしくは帯電部材に振動吸収部材を有することが特徴になっている。
【００１２】
前記記載の本発明の特徴について、以下に図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明を適用する対象となり得る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。この図において、符号１００は画像形成装置本体を示し、その内部には複数の画像形成手段が並設されている。
【００１３】
画像形成装置本体１００には、中央付近に、無端ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルトと言う）３１が設けられている。この中間転写ベルト３１は、複数の支持ローラ等に掛け回して図中矢印で示したように時計回りに回転搬送可能とする。図中３４は、中間転写ベルト３１用のクリーニング装置である。クリーニング装置３４は画像転写後に中間転写ベルト３１上に残留する残留トナーを除去する。
【００１４】
また中間転写ベルト３１の上方には、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成手段の像担持体を構成する感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを横に並べて配置して画像形成部を備えている。
【００１５】
そして、この画像形成部の上方には、図に示すように２つの露光装置３が設けてある。各露光装置３はそれぞれ２つの画像形成手段（感光体ドラム１Ｙと１Ｍ、感光体ドラム１Ｃと１Ｋ）に対応している。例えば２つの光源装置（半導体レーザ、半導体レーザアレイ、あるいはマルチビーム光源等）とカップリング光学系、共通の光偏向器（ポリゴンミラー等）、２系統の走査結像光学系等で構成される光走査方式の露光装置である。そして、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色の画像情報に応じて各感光体ドラム１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに露光を行い、静電潜像を形成する。
【００１６】
また、各画像形成手段の感光体ドラム１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの周囲には、上述の露光に先立って各感光体ドラム１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを均一に帯電する帯電装置２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが設けられている。また露光装置３によって形成された静電潜像を各色のトナーで現像する現像装置４Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、感光体ドラム１上の転写残トナーを除去する感光体ドラム用クリーニング装置５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが設けられている。さらに、各感光体ドラム１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋから中間転写ベルト３１にトナー画像を転写する一次転写位置には、一次転写ローラ３２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが設けられている。一次転写ローラ３２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、一次転写手段を構成し、中間転写ベルト３１を間に挟んで各感光体ドラム１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対向させている。
【００１７】
中間転写ベルト３１を支持する複数の支持ローラのうちの一つが中間転写ベルト３１を回転駆動させる駆動ローラであり、図示しない駆動伝達機構（ギヤ、プーリ、ベルト等）を介してモータと接続されている。また、ブラック（Ｋ）の単色画像を中間転写ベルト３１上に形成する場合には、図示しない移動機構により、駆動ローラ以外の支持ローラを移動させる。そして、イエロー、シアン、マゼンタ用の感光体ドラム１Ｙ、Ｍ、Ｃを中間転写ベルト３１から離間させることができる。
【００１８】
中間転写ベルト３１を挟んで感光体ドラム１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと反対の側には、二次転写装置３３を備えている。この二次転写装置３３は、図示の例では、中間転写ベルト３１を挟んで一対のローラ同士を押し当て、中間転写ベルト３に転写電界を印加し、中間転写ベルト３１上の画像を転写媒体としてのシート状の転写紙Ｓに転写する。
【００１９】
二次転写装置３３の横（転写紙Ｓの搬送方向で下流側）には、転写紙Ｓ上の転写画像を定着させる定着装置４０が設けてある。定着装置４０は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。二次転写装置３３で画像が転写された転写紙Ｓは、搬送ベルト２４により定着装置４０へと搬送する。
【００２０】
なお、図示の例では、このような二次転写装置３３および定着装置４０の下側に、上述した画像形成部と平行に、転写紙Ｓの両面に画像を記録すべく転写紙Ｓを搬送、反転させるシート反転装置２８を備えている。また図中７は廃トナータンク、１０はトナーボトル、２０は給紙装置、２１は給紙ローラ対、４１は排紙ローラである。
【００２１】
図２は、プロセスカートリッジの詳細について説明するための拡大図である。なお以下では、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ等の添え字を付けた符号に係る要素を記載するときは、特に色を表す必要が無ければ初出の場合を除き、基本的には符号だけで記載する。
【００２２】
図示のプロセスカートリッジ内では、感光体ドラム１を中心に帯電装置２、露光装置３（書き込み部）、現像装置４、感光体ドラム用クリーニング装置５、潤滑剤塗布装置６が配置されている。
【００２３】
像担持体である感光体ドラム１は、帯電装置２が備える帯電手段（図示の例は帯電ローラ２ａ）により均一に帯電された後、露光装置３により露光されて潜像を形成され、現像装置４により供給される現像剤により現像されてトナー像とされる。現像されたトナー像は、一次転写ローラ３２により中間転写ベルト３１へ転写される。中間転写ベルト３１へ転写されずに感光体ドラム１上に残留したトナーは、感光体ドラム用クリーニング装置５の位置へと感光体ドラム１の回転により搬送される。そしてそこで、感光体ドラム１の表面と感光体ドラム用クリーニング装置５が備えるクリーニングブレード等のクリーニング手段（図示の例はクリーニングブラシローラ５ａ）との接触により機械的に掻きとられる。残留トナーを掻きとられた感光体ドラム１は、潤滑剤塗布装置６が備える潤滑剤供給手段（図示の例は塗布ブラシ６ａ）により感光体ドラム１上に潤滑剤６ｂが供給される。
【００２４】
感光体ドラム１の表面上に潤滑剤を供給しただけでは、その潤滑剤は粉体のままで感光体ドラム１の表面上に存在することになり、この状態では潤滑剤が潤滑性を示すことはない。潤滑剤が潤滑性を示すには、粉体状の潤滑剤を感光体ドラム１の表面に擦り付けて、潤滑剤の皮膜を形成する必要がある。そこで図示の潤滑剤塗布装置６は、潤滑剤均一化手段（図示の例ではブレード６ｃ）により、感光体ドラム１の表面に潤滑剤の皮膜を形成し、潤滑性を高めるようにしている。
【００２５】
図３は、帯電装置２の構成について説明するための拡大図である。帯電装置２が備える帯電ローラ２ａは、像担持体である感光体ドラム１に対して帯電ローラ２ａの両端部が接触し、両端部以外は感光体ドラム１とは非接触となる構成となっている。帯電ローラ２ａの表層が潤滑剤等で汚れると、汚れ部と非汚れ部で抵抗差が発生し、感光体ドラム１の表面上に帯電ムラが発生し、縦スジなどの画像不良が発生してしまう。そのため感光体ドラム１の表面に潤滑剤を塗布する場合は、前記のように感光体ドラム１と帯電ローラ２ａとの間に空隙を形成し、両者が非接触となる構成にすることが好ましいとされている。
【００２６】
帯電ローラ２ａは図示していない高圧基板から感光体ドラム１と帯電ローラ２ａの駆動にあわせて一定の電圧が印可され、そのことで感光体ドラム１を帯電させる構成となっている。帯電ローラ２ａは感光体ドラム１の駆動に併せて回転駆動するため、感光体ドラム１と帯電ローラ２ａのギャップＧは特定の周期で変動することになる。前記の高圧基板は一定の電圧を印可しようとするが、感光体ドラム１と帯電ローラ２ａの間のギャップＧが変動した場合、高圧基板に対する負荷が変動するため、印可電圧も変動することとなる。具体的には、感光体ドラム１と帯電ローラ２ａのギャップＧが広がった場合は印可電圧は高くなり、狭まった場合は印可電圧は低くなる。
【００２７】
一般的に画像形成装置は、モータやギアなどの回転体駆動機構を有しており、周期的な振動源を複数有している。そのため、振動源から生じる特定周波数の振動は画像形成装置本体の筐体から感光体ドラム１へ伝導され、感光体ドラム１から帯電ローラ２ａの両端部の接触面に伝導し、帯電ローラ２ａを振動させる。帯電ローラ２ａに伝導する振動のエネルギーが十分に小さいとき、もしくは帯電ローラ２ａの固有振動数とは離れている場合は問題がない。しかし、帯電ローラ２ａに伝導する振動エネルギーが大きいとき、もしくは帯電ローラ２ａの固有振動数と同じ周波数の振動が帯電ローラ２ａへと伝達した場合は、帯電ローラを共振させてしまう。今回、帯電ローラ２ａの振動が大きくなり、高圧基板の出力変動が大きくなり、画像濃度ムラが発生することが新たに発明者らにわかった。
そこで本発明は、帯電ローラ２ａの振動を抑制する手段を設けることで、帯電ローラ２ａの振動に起因して生じる高圧電圧の出力変動を抑制し、画像濃度ムラを抑制する。
【００２８】
＜実施形態１＞
図４は、感光体ドラム１上に振動吸収部材を設けた本発明の一実施形態に係るプロセスカートリッジを示す拡大図である。
図３を用いて説明したように、感光体ドラム１と帯電ローラ２ａは帯電ローラ２ａの両端部にて接触しており、接触面を介して画像形成装置内の駆動部の振動が伝達する。図４で示すように感光体ドラム１に振動吸収部材５０を設けることで感光体ドラム１での振動を低減し、結果として帯電ローラ２ａの振動を低減することが可能となる。
【００２９】
このとき感光体ドラム１と振動吸収部材５０の線速差が大きくなると、感光体ドラム１との間に速度差が発生し、色ずれや感光体ドラム１を回転駆動するトルクの上昇につながる。そのため、振動吸収部材５０も回転体とし、感光体ドラム１と振動吸収部材５０の線速差を極力小さくすることが望ましい。
【００３０】
さて図４に図示された潤滑剤塗布装置６からは潤滑剤６ｂが突発的に抜け、感光体ドラム１の回転方向で下流側に設けられた帯電装置２にその抜けた潤滑剤６ｂが付着し、帯電ローラ２ａが汚れることがあった。そのため、振動吸収部材５０をクリーニング部材として使用することが望ましい。そうすることで、回転方向で上流側に設けられた潤滑剤塗布装置６から突発的に抜けた潤滑剤６ｂによる汚れをクリーニングし、下流に設けられた帯電ローラ２ａが汚れることを防止可能となる。なお図示の露光装置３ａは、帯電バイアスを印加する前に感光体ドラム１上の静電潜像を完全に除去するために設けた露光装置（除電装置）である。
【００３１】
＜実施形態２＞
また、上述した振動吸収部材を帯電部材として設けた場合、以下のような利点がある。画像形成装置本体内の駆動に伴い感光体ドラム１は様々な周波数で振動し、その振動は感光体ドラム１から帯電ローラ２ａへと伝達し、帯電ローラ２ａも振動する。このとき帯電ローラ２ａ自身も固有振動数を有しているため、帯電ローラ２ａの固有振動数にて振動が増幅されてしまうことがあり得る。そこで、帯電ローラ２ａとは別体にして振動吸収部材を設け、かつ振動吸収部材の共振周波数と帯電ローラ２ａの共振周波数を同じにする。それにより、振動吸収部材の帯電印可タイミングを印可したバイアスが帯電ローラ部に到達した際に、帯電ローラの印可バイアス変動を打ち消すように位相をずらす。このことで、帯電ローラの共振周波数成分を打ち消しあうことが可能となる。
【００３２】
図５を参照してこの点を説明する。例えば帯電ローラ２ａが１７０Ｈｚの固有振動数を有しているとする。すると機械的に駆動されることに伴って帯電ローラ２ａ自身も１７０Ｈｚで振動する。そのため、供給される印可バイアスも１７０Ｈｚで振動し、形成される画像には１７０Ｈｚの横スジが発生する。図５に示すグラフのように、１／２周期分位相をずらした帯電バイアスを印可すれば振動吸収部材からの帯電バイアスの変動と帯電ローラ２ａからの帯電バイアスの変動が打ち消しあい、変動しない合成バイアスが生じる。このように位相に関しては印可するタイミングをずらすだけであるので、動作を制御するコンピュータソフトウェア等の制御系での操作によってバイアスを印可するタイミングをずらすことが可能である。また、帯電バイアスの変動は帯電部材である帯電ローラ２ａの共振周波数にて変動するため、振動吸収部材と帯電部材の共振周波数をそろえる必要がある。しかし、共振周波数は単純に重量や合成にて決まるので、帯電部材と振動共振部材の材質、形状を同じにすれば共振周波数も同じになりやすい。
【００３３】
図６は本実施形態における振動吸収部材６０と帯電ローラ２ａの構造、配置を示す。この図で示すように、振動吸収部材６０を帯電ローラ２ａと直接接触させることで帯電ローラ２ａの振動を吸収し、帯電ローラ２ａの振動に起因する帯電電圧の変動を抑制することを可能としている。振動吸収部材６０は、帯電ローラ２ａ及び帯電装置２のフレーム（図示せず）の双方と接触させることが望ましい。振動吸収効果が大きくなるからである。また振動吸収部材６０と帯電ローラ２ａの接触面で速度差が大きくなると接触面にて摩耗が進むため、振動吸収部材６０は回転体であるほうが望ましい。
【００３４】
上述した振動吸収部材６０は、例えば、φ１２．７ｍｍの帯電ローラに対してφ８ｍｍの振動吸収ローラを帯電ローラ２ａの上方側に自重もしくは帯電ローラ２ａと振動吸収部材６０の軸間を固定した状態にて設けて構成できる。転写紙等の転写材の紙幅方向に関しては、全面に（図６（ａ）に示す）もしくは転写材のセンターから端部にかけて振動吸収部材６０を５箇所程度設ける（図６（ｂ）に示す）構成とすることができる。振動吸収部材６０の材質としては、シリコンゴムを使用できる。これらサイズ、サイズの関係、設置位置、材質は一例であり、その他、種々の構成が採用可能である。
【００３５】
＜実施形態３＞
図７は、帯電装置内に振動吸収部材を設けたプロセスカートリッジの実施形態の構成について説明するための図である。
図示のように、振動吸収部材６０を帯電ローラ２ａと直接接触させる。このことで帯電ローラ２ａの振動を吸収し、帯電ローラ２ａの振動に起因の帯電電圧の変動を抑制する。上述しかつ図示したように、振動吸収部材６０は帯電ローラ２ａ及び帯電装置２のフレーム双方と接触させ、振動吸収効果が大きくなるようにしてある。振動吸収部材６０と帯電ローラ２ａの接触面で速度差が大きくなると接触面で摩耗が進むため、振動吸収部材６０を回転体としてあることも既述のとおりである。
【００３６】
図８は、例えば図７に示すような構成において、帯電ローラ２ａに加速度ピックアップを設置し、帯電ローラ２ａの振動を測定した結果を示す図である。図８（ａ）に示す振動吸収部材がない構成では、矢印Ｐで示すように、特定の周波数で振動が発生していることがわかる。一方、振動吸収部材を設けることで、図８（ｂ）に示すように帯電ローラ２ａの振動が低減する。そして、発明者等は、このようなことにより画像ムラの発生が抑制できていることが確認している。
【００３７】
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１：感光体ドラム
２：帯電装置
２ａ：帯電ローラ
３：露光装置
４：現像装置
５：感光体ドラム用クリーニング装置
６：潤滑剤塗布装置
６ｂ：潤滑剤
７：廃トナータンク
１０：トナーボトル
２０：給紙装置
２１：給紙ローラ対
２６：定着ベルト
２７：加圧ローラ
２８：シート反転装置
３１：中間転写ベルト
３２：一次転写ローラ
３３二次転写装置
３４：中間転写ベルト用のクリーニング装置
４０：定着装置
４１：排紙ローラ
５０、６０：振動吸収部材
１００：画像形成装置本体
Ｓ：転写紙
Ｇ：感光体ドラムと帯電ローラの間のギャップ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特開２００３−１５６９７２号公報
【特許文献２】特開２００４−８４９０２号公報
【特許文献３】特開Ｈ１１−１６０９６９号公報
【図１】
2017090521.tif 000003
【図２】
2017090521.tif 000004
【図３】
2017090521.tif 000005
【図４】
2017090521.tif 000006
【図５】
2017090521.tif 000007
【図６】
2017090521.tif 000008
【図７】
2017090521.tif 000009
【図８】
2017090521.tif 000010