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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-21
(45)【発行日】2022-07-29
(54)【発明の名称】画像形成ユニット及び画像形成装置
(51)【国際特許分類】
   G03G 21/16 20060101AFI20220722BHJP
   G03G 15/00 20060101ALI20220722BHJP
   G03G 21/18 20060101ALI20220722BHJP
   G03G 15/06 20060101ALI20220722BHJP
   G03G 15/08 20060101ALI20220722BHJP
【FI】
G03G21/16 161
G03G15/00 680
G03G21/18 114
G03G15/06 101
G03G15/08 226
G03G15/08 235
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2018182292
(22)【出願日】2018-09-27
(65)【公開番号】P2020052268
(43)【公開日】2020-04-02
【審査請求日】2021-07-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100098626
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 壽
(72)【発明者】
【氏名】毛塚 翔吾
(72)【発明者】
【氏名】山本 雅志
(72)【発明者】
【氏名】河▲崎▼ 明博
(72)【発明者】
【氏名】杉山 浩之
(72)【発明者】
【氏名】田中 正人
【審査官】市川 勝
(56)【参考文献】
【文献】特開昭60-126667(JP,A)
【文献】特開2005-338846(JP,A)
【文献】特開2016-224331(JP,A)
【文献】特開2004-233424(JP,A)
【文献】特開2005-062682(JP,A)
【文献】特開2005-208226(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03G 21/16
G03G 15/00
G03G 21/18
G03G 15/06
G03G 15/08
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
画像形成装置本体の共通の電源から電圧が印加される複数の電圧被印加部材を備え、前記画像形成装置本体に対して着脱可能な画像形成ユニットにおいて、
前記電源から出力された電圧の値を変更する電圧変更素子を備え、
複数の電圧被印加部材のうち少なくとも現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材は、前記電圧変更素子を介して、前記電源の電圧が印加され
前記電圧変更素子は、前記現像剤担持体に担持された現像剤を規制する規制部材の前記現像剤担持体に対する当接圧のばらつきに応じた電圧変更素子であることを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項2】
請求項1に記載の画像形成ユニットにおいて、
前記電圧変更素子が電圧降下素子であることを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項3】
請求項2に記載の画像形成ユニットにおいて、
前記電圧降下素子がツェナーダイオードであることを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項4】
請求項1乃至3いずれか一項に記載の画像形成ユニットにおいて、
複数の電圧被印加部材が、前記現像剤担持体、前記規制部材および前記供給部材であることを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項5】
請求項1乃至4いずれか一項に記載の画像形成ユニットにおいて、
前記電圧変更素子は、前記当接圧および前記現像剤担持体の表面粗さのばらつきに応じた電圧変更素子であることを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項6】
装置本体に対して着脱可能な画像形成ユニットを備えた画像形成装置において、
前記画像形成ユニットとして、請求項1乃至5いずれか一項に記載の画像形成ユニットを用い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、画像形成ユニット及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、画像形成装置本体の共通の電源から電圧が印加される複数の電圧被印加部材を備え、画像形成装置本体に対して着脱可能な画像形成ユニットが知られている。
【0003】
特許文献1には、現像電源から、上記画像形成ユニットとしてのプロセスカートリッジが備える電圧被印加部材としての現像ローラと現像ローラ上の現像剤を規制する他の電圧被印加部材としての規制ブレードとに交番電圧を印加するものが記載されている。上記規制ブレードには、電圧変更素子としてのツェナーダイオードを介して、現像電源から交番電圧が印加されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記ツェナーダイオードが装置本体に設けられていると、プロセスカートリッジの機械特性のバラツキにより、画像品質が悪化するおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した課題を解決するために、本発明は、画像形成装置本体の共通の電源から電圧が印加される複数の電圧被印加部材を備え、前記画像形成装置本体に対して着脱可能な画像形成ユニットにおいて、前記電源から出力された電圧の値を変更する電圧変更素子を備え、複数の電圧被印加部材のうち少なくとも現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材は、前記電圧変更素子を介して、前記電源の電圧が印加され、前記電圧変更素子は、前記現像剤担持体に担持された現像剤を規制する規制部材の前記現像剤担持体に対する当接圧のばらつきに応じた電圧変更素子であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、機械特性のバラツキにより、画像品質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】本発明に係るプリンタの全体構成を示す断面図。
図2】プロセスカートリッジ、光書込装置,転写装置、定着装置の概略図。
図3図2の要部拡大図。
図4】帯電ローラ、現像器の現像ローラ、規制ブレード、供給ローラと、装置本体の電源部とを示すブロック図。
図5】従来のバイアス印加を示すブロック図。
図6】現像ローラの表面粗さと、供給バイアスと、現像領域へのトナー搬送量とのの関係を示す図。
図7】規制ブレードの当接圧と、供給バイアスと現像領域へのトナー搬送量の関係を示す図。
図8】静電クリーニング装置の一例を示す図。
図9】静電クリーニング装置と、電源とを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のプリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)100に適用した一実施形態について説明する。
図1は、本発明に係るプリンタ100の全体構成を示す断面図である。このプリンタ100は、モノクロの直接転写方式のプリンタである。
プリンタ100は、機枠体のほぼ中央部に装置本体に対して着脱可能な画像形成ユニットとしてのプロセスカートリッジ110を配置している。プロセスカートリッジ110内部の潜像担持体であるドラム形状の感光体130の上方に位置する装置本体内には感光体130に潜像を形成するための光書込装置120を配置している。感光体130の下方に位置する装置本体内には転写装置150を設置している。
【0009】
プロセスカートリッジ110の下方の装置本体内には給紙搬送装置180が配置されている。この給紙搬送装置180の、記録材あるいは記録媒体である用紙を積載・収容する給紙カセット170から給紙ローラ181にて給紙された用紙が、レジストローラ対182で感光体130上に担持されたトナー像とのタイミングをとって搬送され、転写装置150と感光体130との間を通される。この通過中に転写装置150の転写電界によって感光体130表面に形成されたトナー像を用紙に転写する。トナー像が転写された用紙は、定着装置160へ導かれて記録材にトナー像を熱と圧力によって溶融定着させた後、プリンタ100上面の排紙トレイに排紙される。
【0010】
図2は、プロセスカートリッジ110、光書込装置120,転写装置150、定着装置160の概略図であり、図3は、図2の要部拡大図である。
上記プロセスカートリッジ110は、帯電ローラ115、ドラム状の感光体130、現像装置140、クリーニング装置190を備える。
【0011】
上記プロセスカートリッジ110の感光体130が駆動手段によって図中反時計方向に回転駆動される。その感光体130の表面が帯電ローラ115によって所定の極性(通常負極性)に一様に帯電される。帯電された感光体表面には、光書込装置120からのレーザー光が照射され、これによって感光体130表面に所望
の静電潜像が形成される。
【0012】
現像装置140は、非磁性トナーを含有する現像剤を用いて現像を行う一成分現像装置であり、感光体130にトナーを付着させる現像剤担持体たる現像ローラ141、現像ローラ141にトナーを供給する供給部材たる供給ローラ142、トナーを摩擦帯電しながら搬送するトナー搬送スクリュー143、現像ローラに付着したトナーを規制する規制部材として規制ブレード144などを備えている。
【0013】
供給ローラ142は、一般的に金属製のシャフトの周りに発泡ウレタンや発泡シリコーンや発泡EPDMなどの発泡部材を設けたものがある。発泡部材には導電処理を施すことが好ましい。供給ローラ142は、現像ローラ141に当接し、図中時計回りに回転している。また、供給ローラ142を、現像ローラ141の当接部において進行方向(図中反時計回り)に回転させてもよい。
【0014】
供給ローラ142には、後述する現像バイアス電源(図4参照)からトナーの正規帯電極性(負極性)の電圧(供給バイアスVsp)が印加されている。この電圧は、現像ローラ141に印加されている負極性電圧(現像バイアスVb)よりも負極性側に大きい電圧、すなわち、現像ローラ141に印加されている電圧よりも絶対値が大きい負極性電圧である。供給ローラ142に電圧を印加することで、現像ローラ141との当接部では、電界が形成される。現像装置140内のトナーは、トナー搬送スクリュー143によって攪拌されながら摩擦帯電が促され、正規帯電極性である負極性に帯電している。そのため、供給ローラ142に保持され当接部へ搬送されたトナーは、上記電界の影響により供給ローラ142から現像ローラ141へ向かって移動し、現像ローラ141に静電的に付着する。
【0015】
現像ローラ141は、金属製のシャフトの周りに例えばウレタンゴム、シリコーンゴム、NBR等の弾性体を設け、表面にアクリル樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂コート層を設けたものであり、図中時計回りに回転している。
【0016】
規制ブレード144は、金属製の薄板の一端側を補強のためにホルダ144aに固定したものである。また、規制ブレード144は現像ローラ141に所定圧力で当接させている。さらに規制ブレード144には、後述する現像バイアス電源3(図4参照)からトナーの正規帯電極性(負極性)の電圧(規制バイアスVbl)が印加されている。この電圧は、現像ローラ141に印加されている負極性電圧(現像バイアスVb)よりも負極性側に大きい電圧、すなわち、現像ローラ141に印加されている電圧よりも絶対値が大きい負極性電圧である。
【0017】
供給ローラ142から現像ローラ141に移動したトナーは、現像ローラ141の回転に伴い規制ニップNに運ばれ、規制ブレード144により所定量に規制されると共に摩擦帯電する。また、規制ブレード144に電圧を印加することで、規制ニップ部を通過するトナーに電荷が付与されトナーの帯電が促進される。
【0018】
規制ニップNを通過した後のトナーは、現像ローラ141と感光体130との当接部である現像領域において、感光体130表面の静電潜像に付着する。この付着により、静電潜像がトナー像に現像される。
【0019】
また、転写装置150の転写ローラ150aが図中時計回りに走行駆動され、用紙が転写ローラ150aを通過する際に感光体130からトナー像が転写される。この際の転写ローラ150aに印加されるバイアスはトナーと逆極性である(トナーが負極性でれば転写電圧は正極性)。トナー像を転写した後の感光体130表面に付着する残留トナーは、クリーニング装置190のクリーニングブレード190aによって感光体ドラム表面から除去され次の画像形成に備える。
【0020】
図4は、プロセスカートリッジ110の電圧被印加部材である帯電ローラ115、現像装置140の現像ローラ141、規制ブレード144、供給ローラ142と、装置本体1の電源部とを示すブロック図である。
帯電ローラ115は、装置本体に設けられた帯電バイアス電源から-900[V]の帯電バイアスVcが印加される。また、装置本体1の現像バイアス電源3から現像ローラ141、規制ブレード144、供給ローラ142にバイアスが印加される。装置本体1の帯電バイアス電源2と現像バイアス電源3とは、抵抗R1,R2,R3を介して電気的に接続されているが、これら抵抗R1,R2,R3は、高抵抗であり、抵抗R1間、抵抗R2間、抵抗R3の間は、絶縁であると考えて問題ないものである。
【0021】
現像ローラ141には、装置本体1の現像バイアス電源3から現像バイアスVbが印加されており、この実施形態では、現像バイアス電源3から-150Vの現像バイアスVbが印加されている。規制ブレード144は、電圧変更素子であり電圧降下素子である第一ツェナーダイオード4を介して現像バイアス電源3の電圧が印加されている。この図3に示す例においては、第一ツェナーダイオード4の降伏電圧Vz1は-100Vであり、第一ツェナーダイオード4を介して規制ブレード144に印加される規制バイアスVblは、-250V(Vbl=Vb+Vz1)である。
【0022】
現像バイアスVbよりもトナーの正規帯電極性側(負極性側)に大きい電圧を規制ブレード144に印加することで、現像ローラ141と規制ブレード144との間をすり抜けるトナーの摩擦帯電を促進することができ、トナーを負極性側にチャージアップさせることができる。
【0023】
本実施形態では、第一ツェナーダイオード4の降伏電圧Vz1により、現像ローラ141と規制ブレード144との間の電位差を調整することができ、現像ローラ141と規制ブレード144と間をすり抜けるトナーに対する帯電量を調整することができる。すなわち、降伏電圧の大きい第一ツェナーダイオード4を用いることで、現像ローラ141と規制ブレード144との間の電位差が大きくなり、現像ローラ141と規制ブレード144との間をトナーがすり抜ける際に、規制ブレード144からトナーへの電荷注入量が多くなり、トナーの負極性の帯電量を上げることができる。一方、降伏電圧の小さい第一ツェナーダイオード4を用いることで、現像ローラ141と規制ブレード144との間の電位差が小さくなり、現像ローラ141と規制ブレード144との間をトナーがすり抜ける際の規制ブレード144からトナーへの電荷注入を抑え、トナーの帯電量を抑えることができる。
【0024】
また、供給ローラ142は、第一ツェナーダイオード4と第二ツェナーダイオード5を介して現像バイアス電源3の電圧が印加されている。この図4に示す例においては、第二ツェナーダイオード5の降伏電圧Vz2は-200Vであり、供給ローラ142に印加される供給バイアスVspは、-450V(Vsp=Vb+Vz1+Vz2)である。
【0025】
供給ローラ142に現像バイアスVbよりもトナーの正規帯電極性側(負極性側)に大きい電圧を印加することで、供給ローラ142と現像ローラ141との対向領域で、供給ローラ上の正規帯電極性(負極性)に帯電したトナーが、現像ローラ141へ静電的に移動し、現像ローラ141にトナーを供給することができる。
【0026】
本実施形態では、第二ツェナーダイオード5の降伏電圧Vz2により、現像ローラ141と供給ローラ142との間の電位差を調整することができる。降伏電圧の大きい第二ツェナーダイオード5を用いることで、現像ローラ141と供給ローラ142との間の電位差を大きくできる。現像ローラ141と供給ローラ142との電位差を大きくすることで、供給ローラ142から現像ローラ141へトナーが静電的に移動しやすくなり、現像ローラ141へのトナー供給量が増える。
一方、降伏電圧の小さい第二ツェナーダイオード5を用いることで、現像ローラ141と供給ローラ142との間の電位差を小さくでき、現像ローラ141へのトナー供給量を抑制することができる。
【0027】
本実施形態では、第一ツェナーダイオード4や第二ツェナーダイオード5を用いて、規制バイアスVblや供給バイアスVspを調整しているが、トランジスタや、フォトカプラを用いて規制バイアスVblや供給バイアスVspを調整してもよい。しかしながら、ツェナーダイオードを用いることで、トランジスタや、フォトカプラを用いる場合に比べて、外気温度や素子の経時劣化に対して安定した電圧をえることができるという利点があり、好ましい。
また、上記に限らず、現像バイアス電源から出力されたバイアス(電圧)を変更できるものであればよい。
【0028】
また、上述では、装置本体の電源から出力された電圧を、負極性側へ変化させる電圧変更素子を用いているが、装置本体の電源から出力された電圧を、正極性側へ変化させる電圧変更素子を用いてもよい。この場合は、装置本体の現像バイアス電源3は、供給バイアスVspとして、供給ローラ142に装置本体の現像バイアス電源3から直接バイアスが印加される構成とする。規制ブレードと、現像ローラについては、正極性側へ変化させる電圧変更素子を介して現像バイアス電源3からバイアスが印加されるように構成する。これにより、実施形態と同様、|Vb|<|Vbl|<|Vsp|の関係を共通の電源から得ることができる。
【0029】
プロセスカートリッジ110は、装置に本体に対して着脱可能に設けられており、例えば、現像装置140内のトナーが空となると、新品のプロセスカートリッジ110に交換される。
プロセスカートリッジ110の機械特性にはバラツキがあり、プロセスカートリッジ毎に、最適な帯電バイアスVc,現像バイアスVb,規制バイアスVbl,供給バイアスVspが異なることがある。帯電バイアスVcについては、帯電バイアス電源2を調整することで、帯電ローラ115にプロセスカートリッジの機械特性に応じた最適な帯電バイアスVcを印加することが可能である。
【0030】
一方、共通の電源(現像バイアス電源3)からバイアスが印加される供給ローラ142、規制ブレード144、現像ローラ141については、電源のバイアス調整で、すべての印加バイアス(供給バイアスVsp,規制バイアスVbl,現像バイアスVb)を機械特性に応じた最適なバイアスにすることができない。そこで、規制ブレード144、現像ローラ141、供給ローラ142について、それぞれ個別に電源を設けることも考えられるが、規制ブレード144、現像ローラ141、供給ローラ142について、それぞれ個別に電源を設けると装置のコストアップや装置大型化に繋がってしまうという問題がある。
【0031】
図5は、従来のバイアス印加を示すブロック図である。
図5に示すように、従来においては、第一ツェナーダイオード4および第二ツェナーダイオード5が装置本体側にあり、規制ブレード144及び供給ローラ142は、装置本体側のツェナーダイオードを介してバイアスが印加されていた。かかる構成においては、装置本体側で規制バイアスVbl,供給バイアスVspが調整され、本体側で調整されたバイアスが、規制ブレード、供給ローラ142に印加される構成であった。
【0032】
そのため、交換されたプロセスカートリッジ110によっては、規制ブレード144、供給ローラ142に印加されるバイアスが、このプロセスカートリッジ110の機械特性に応じた最適なバイアスから大きく異なることがある。例えば、規制バイアスVblが最適値よりも負極性側に大きいと、規制ブレードに静電的に付着するトナー量が多くなり、規制ブレードに固着しやすくなる。規制ブレードにトナーが固着すると、スジ状地汚れが発生し画像品質が悪化する。また、規制バイアスVblが最適値に対して正極性側に大きいと、トナー帯電量不足が発生し、画像濃度低下など、画像品質が悪化する。
【0033】
また、供給バイアスが最適値に対して負極性側に大きいと、現像ローラへのトナー供給量が多くなりすぎ現像領域に搬送されるトナー搬送量が規定よりも多くなって画像ムラ、地肌汚れ等が発生し、画像品質が悪化する。また、供給バイアスが最適値に対して正極性側に大きいと、現像ローラへのトナー供給不足による画像濃度低下などの画像品質が悪化する。
【0034】
さらには、図5に示す従来構成においては、仮に市場に出したマシンで規制バイアスや供給バイアスの設定による不具合が生じ、規制バイアスや供給バイアスの設定変更が必要な場合、マシン内部の高圧電源ユニットの交換となり、多大なサービスコストがかかるという問題も生じる。
【0035】
これに対し、本実施形態においては、図4に示すようにプロセスカートリッジ側に第一ツェナーダイオード4および第二ツェナーダイオード5を設けている。これにより、プロセスカートリッジの機械特性に応じたツェナーダイオードを取り付けることができ、プロセスカートリッジの機械特性に応じた現像ローラとの電位差が得られるような最適なバイアスを、規制ブレードや供給ローラに印加することができる。これにより、規制ブレードへのトナー固着や、トナー帯電量不足を抑制することができ、画像品質の低下を抑制することができる。また、現像領域へのトナー搬送量を適正にでき、画像ムラ、地肌汚れ、画像濃度低下などの画層品質の低下も抑制することができる。
【0036】
さらに、市場に出したマシンで規制バイアスや供給バイアスの設定による不具合が生じた場合は、プロセスカートリッジを交換するだけで、規制バイアスや供給バイアスの設定変更でき、サービスコストの低減を図ることができる。
【0037】
なお、上記プロセスカートリッジの機械特性としては、例えば、帯電ローラの特性(抵抗値など)、感光体の特性(抵抗値や表面粗さなど)、現像ローラの特性(抵抗値や表面粗さなど)、規制ブレードの特性(抵抗値や現像ローラへの当接圧など)、供給ローラの特性(抵抗値、表面粗さなど)が挙げられる。
【0038】
以下、プロセスカートリッジの特性に応じて組み付けるツェナーダイオードの決定手法の一例について説明する。
図6は、プロセスカートリッジの機械特性のひとつである現像ローラ141の表面粗さRa[μm]と、供給バイアスVsp[-V]と、現像領域へのトナー搬送量M/A[mg/cm]の関係を示す図である。
【0039】
図6に示すように、現像ローラ141の表面粗さRaが粗いと現像領域へ搬送されるトナー搬送量M/Aが多くなることがわかる。これは、現像ローラ141の表面粗さRaが粗いと現像ローラ141とトナーとの間の摩擦力が大きく、トナーを現像ローラ上にひきつけやすくなる。そのため、現像領域へ搬送されるトナー搬送量が多くなる。
【0040】
また、図6からわかるように、供給ローラ142へ印加する供給バイアスVspの絶対値が大きい(負極性側に大きい)ほど、現像ローラ141へ供給されるトナー供給量が多くなるため、現像領域へ搬送されるトナー搬送量が多くなる。
【0041】
一般的に、現像ローラ141の表面粗さRaの公差は0.6~1.5[μm]であり、これにより、現像領域へのトナー搬送量M/Aが、Δ0.4[mg/cm]ばらつく。
狙いのトナー搬送量は、図6のAに示すように、0.4[mg/cm]±αである。
トナー搬送量が、この狙いのトナー搬送量よりも多いと、地汚れ、画像ムラが発生する。低いと画像かすれ、画像濃度の低下などが発生し、画像品質が悪化する。
【0042】
例えば、現像ローラ141の表面粗さRaの公差の中央値(約1.0[μm])で、狙いのトナー搬送量が得られるように供給バイアスVsp(約-350V)を設定したとしても、表面粗さが0.6[μm]の現像ローラが配設されたプロセスカートリッジにおいては、トナー搬送量不足となり、画像かすれ、画像濃度の低下などが発生することになる。また、表面粗さが1.5[μm]の現像ローラが配設されたプロセスカートリッジにおいては、トナー搬送量過多による地汚れ、画像ムラが発生する。
【0043】
このように、プロセスカートリッジ110の機械特性である現像ローラ141の表面粗さに応じて、供給バイアスVspを変更しないと、プロセスカートリッジの機械特性のバラツキとしての現像ローラの表面粗さRaのバラツキにより画質に影響を及ぼしてしまう。
【0044】
下記表1は、プロセスカートリッジに配設された現像ローラ141の表面粗さRaと、組みつけられた第二ツェナーダイオードの降伏電圧Vz2と、供給バイアスVspとの関係の一例を示すものである。
【0045】
【表1】
【0046】
まず、プロセスカートリッジの組み付け工程にて現像ローラ141の表面粗さRaを測定する。この測定結果に基づいて、プロセスカートリッジ内の回路に組み込む第二ツェナーダイオードを決定する。例えば、現像ローラの表面粗さRaの測定結果が0.6~0.9[μm]であれば、表1に示すように、降伏電圧Vz2=-200Vの第二ツェナーダイオード5を回路に組み込む。これにより、現像ローラの表面粗さRaに応じた最適な供給バイアスを、供給ローラ142に印加することができる。
【0047】
具体的には、降伏電圧Vz2=-200Vの第二ツェナーダイオード5が組み込まれた回路基板と、降伏電圧Vz2=-100Vの第二ツェナーダイオード5が組み込まれた回路基板と、第二ツェナーダイオード5が組み込まれていない回路基板とを用意しておく。各回路基板は、互いに異なる色にするなどで、目視で区別できるようにするのが好ましい。
表面粗さRaの測定結果に対応する降伏電圧のツェナーダイオードが組み込まれた回路基板を、ネジ止め等によりプロセスカートリッジの所定の位置に組み付ける。
【0048】
これにより、プロセスカートリッジ110の機械特性である現像ローラの表面粗さに応じた供給バイアスを供給ローラに印加することができ、地汚れ、画像ムラ等の画像品質の低下を抑制することができる。
【0049】
図7は、プロセスカートリッジ110の機械特性としての規制ブレード144の当接圧F[N/m]と、供給バイアスVsp[-V]と現像領域へのトナー搬送量M/A[mg/cm]の関係を示す図である。
図7に示すように、当接圧Fが高いと規制ブレード144と現像ローラ141との規制ニップNで供給された現像ローラ上のトナー層が規制されやすくなるので、トナー搬送量M/Aが低くなる。製造誤差や、規制ブレード144の組み付け誤差などにより規制ブレード144の現像ローラへの当接圧は、30~54[N/m]の範囲にばらつく。よって、プロセスカートリッジの機械特性としての規制ブレード144の当接圧に応じて、供給バイアスを調整しないと、トナー搬送量が狙いのトナー搬送量(0.4±α[mg/cm])とはならず、地汚れ、画像ムラ、画像濃度の低下などの画像品質の低下を引き起こしてしまう。
【0050】
よって、プロセスカートリッジ110の機械特性である規制ブレード144の当接圧に応じてプロセスカートリッジ110に組み付ける第二ツェナーダイオード5を変えることで、供給バイアスVspを規制ブレード144の当接圧に応じた最適な供給バイアスにすることができ、狙いのトナー搬送量にすることができる。これにより、地汚れ、画像ムラ等の画像品質の低下を抑制することができる。
【0051】
また、規制ブレード144の当接圧F[N/m]により現像領域へ搬送されたトナー帯電量が変化することもある。例えば、当接圧Fが低いときは、規制ニップNを通過する際の摩擦帯電量が低下し、現像ローラ上のトナーを狙いの帯電量にすることができず、画像濃度低下などが生じるおそれがある。よって、この場合は、規制バイアスを負極性側に大きくし現像ローラと規制ブレードとの電位差を大きくして規制ニップを通過するトナーに注入される電荷量を多くするのが好ましい。
【0052】
よって、規制ブレード144の当接圧に応じて、プロセスカートリッジ110に組み込む第一ツェナーダイオード4を変更するのが好ましい。これにより、プロセスカートリッジの機械特性である規制ブレードの当接圧に応じた最適な規制バイアスVblを規制ブレード144に印加することができる。これにより、画像品質の低下を抑制することができる。
【0053】
また、本発明は、静電クリーニング装置にも適用することができる。
図8は、静電クリーニング装置10の一例を示す図である。
静電クリーニング装置10は、画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられており、被清掃部材である像担持ベルト8のトナーのうち正規帯電極性である負極性トナーをクリーニングするための第一クリーニング部10aと、像担持ベルト8上のトナーのうち正規帯電極性と逆極性である正極性トナーをクリーニングする第二クリーニング部10bとを有している。
【0054】
第一クリーニング部10aは、ブラシローラとしての第一クリーニングブラシローラ11、第一クリーニングブラシローラ11に付着したトナーを回収する第一回収ローラ12、第一回収ローラ12に当接して第一回収ローラ表面からトナーを掻き取るトナー掻き取り部材としての第一掻き取りブレード13を備えている。
【0055】
第二クリーニング部10bは、第一クリーニング部10aよりも像担持ベルト8移動方向下流側に配置され、第二クリーニングブラシローラ14、第二回収ローラ15、第二掻き取りブレード16を備えている。
【0056】
第一クリーニングブラシローラ11には、トナーの正規帯電極性と反対極性(正極性)の電圧が印加されており、像担持ベルト8と第一クリーニングブラシローラ11表面電位との電位差で形成される電界により、像担持ベルト8上の負極性に帯電したトナーを静電的に吸着して第一クリーニングブラシローラ11へ移動させる。第一クリーニングブラシローラ11に移動した負極性のトナーは、第一クリーニングブラシローラ11よりも値が大きな正極性の電圧が印加された第一回収ローラ12との当接位置まで移送される。そして、第一クリーニングブラシローラ11の表面電位と第一回収ローラ12の表面電位との電位差で形成される電界により、第一クリーニングブラシローラ11上に移動したトナーを静電的に吸着して第一回収ローラ12上へ移動させ、第一回収ローラ12に移動した負極性のトナーは、第一掻き取りブレード13により第一回収ローラ表面から掻き落とされる。第一掻き取りブレード13により掻き落とされたトナーは、排出スクリュー17で装置外に排出される。
【0057】
第一クリーニングブラシローラ11により除去できたかった像担持ベルト8上の正極性の転写残トナーは、第二クリーニングブラシローラ14の位置に移送される。第二クリーニングブラシローラ14には、トナーの正規帯電極性と同極性(負極性)の電圧が印加されており、像担持ベルト8と第二クリーニングブラシローラ14表面電位との電位差で形成される電界により、像担持ベルト8上の正極性に帯電したトナーを静電的に吸着して第二クリーニングブラシローラ14へ移動させる。第二クリーニングブラシローラ14に移動した正極性のトナーは、第二クリーニングブラシローラ14よりも値が大きな負極性の電圧が印加された第二回収ローラ15との当接位置まで移送される。そして、第二クリーニングブラシローラ14の表面電位と第二回収ローラ15の表面電位との電位差で形成される電界により、第二クリーニングブラシローラ14上に移動したトナーを静電的に吸着して第二回収ローラ15上へ移動させる。第二回収ローラ15に移動した正極性のトナーは、第二掻き取りブレード16により第二回収ローラ表面から掻き落とされる。第二掻き取りブレード16により掻き落とされたトナーは、排出スクリュー17で装置外に排出される。
【0058】
図9は、静電クリーニング装置10と、電源とを示すブロック図である。
第一クリーニングブラシローラ11、第一回収ローラ12には、それぞれ装置本体1に設けられた第一電源20aから正極性の電圧が印加されている。第一電源20aからの電圧が、電圧変更素子としての抵抗R11により第一クリーニング電圧に調整され、第一クリーニングブラシローラ11に印加される。また、第一電源20aからの電圧が、電圧変更素子としての抵抗R12により、第一クリーニングブラシローラ11への電圧値よりも値の大きな正極性の第一回収電圧に変更され印加される。
【0059】
また、第二クリーニングブラシローラ14、第二回収ローラ15には、それぞれ装置本体1に設けられた第二電源20bから負極性の電圧が印加されている。第二電源20bからの電圧が、電圧変更素子としての抵抗R13により第二クリーニング電圧に調整され、第二クリーニングブラシローラ14に印加される。また、第二電源20bからの電圧が、電圧変更素子としての抵抗R14により、第二クリーニングブラシローラ14への電圧値よりも値の大きな負極性の第二回収電圧に変更され印加される。
【0060】
そして、電圧変更素子である抵抗R11~R14は、画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられた静電クリーニング装置10に設けることで、静電クリーニング装置10の機械特性に応じた抵抗R11~R14を組み付けることができる。これにより、静電クリーニング装置10が交換されても、この静電クリーニング装置の機械特性に応じた最適な電圧を、各クリーニングブラシ、各回収ローラに印加することができ、良好なクリーニング性を維持することができる。
【0061】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様1)
現像バイアス電源3などの画像形成装置本体の共通の電源から電圧が印加される複数の電圧被印加部材(本実施形態では、現像ローラ141、供給ローラ142、規制ブレード144)を備え、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ110などの画像形成ユニットにおいて、電源から出力された電圧の値を変更するツェナーダイオードなどの電圧変更素子を備え、複数の電圧被印加部材のうち少なくともひとつ(本実施形態では、供給ローラ142および規制ブレード144)は、電圧変更素子を介して、電源の電圧が印加される。
画像形成ユニットの機械特性に応じて、各電圧被印加部材に印加する最適な電圧が異なる。
画像形成装置本体側に設けた電圧変更素子で電源から出力された電圧の値を変更して、画像形成ユニットの各電圧被印加部材に電圧を印加する場合、画像形成ユニットが交換されると、画像形成装置側で変更した電圧が、交換された画像形成ユニットの機械特性に対応せず、交換された画像形成ユニットが備える電圧被印加部材に最適な電圧が印加されず、画像品質が悪くなるおそれがある。
これに対し、態様1では、画像形成ユニット側に電圧変更素子を設けることで、この画像形成ユニットの機械特性に応じた電圧変更素子を画像形成ユニットに組み付けることができる。その結果、この電圧変更素子を介して電源の電圧が印加される電圧被印加部材の印加電圧を、この画像形成ユニットの機械特性に応じた最適な電圧にすることができ、画像形成ユニットの機械特性のバラツキによる画像品質が悪化するのを抑制することができる。
【0062】
(態様2)
態様1において、電圧変更素子が電圧降下素子である。
これによれば、実施形態で説明したように、現像バイアス電源3などの装置本体の電源から出力された電圧を、負極性側に大きくできる。
【0063】
(態様3)
態様2において、電圧降下素子がツェナーダイオードである。
これによれば、実施形態で説明したように、トランジスタや、フォトカプラを用いる場合に比べて、外気温度や素子の経時劣化に対して安定した電圧をえることができるという利点がある。
【0064】
(態様4)
態様1乃至3いずれかにおいて、複数の電圧被印加部材が、現像ローラ141などの現像剤担持体、現像剤担持体に担持されたトナーなどの現像剤を規制する規制ブレード144などの規制部材および現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラ142などの供給部材である。
これによれば、実施形態で説明したように、現像ローラ141などの現像剤担持体、規制ブレード144などの規制部材および供給ローラ142などの供給部材に、共通電源で電圧を印加することができ、装置のコストダウンを図ることができ、現像剤担持体に印加する現像バイアス、規制部材に印加する規制バイアス、供給部材に印加する供給バイアスを、画像形成ユニットの特性に応じた最適なバイアスを印加することができる。
【0065】
(態様5)
態様1乃至4いずれか一項において、当該画像形成ユニットの機械特性のバラツキに応じた電圧変更素子を備える。
これによれば、電圧変更素子を介して電圧が印加され電圧被印加部材に印加される電圧を、画像形成ユニットの機械特性に応じた最適な値にすることができる。
【0066】
(態様6)
態様5において、電圧変更素子を介して、前記電源の電圧が印加される電圧被印加部材が、現像ローラ141などの現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラ142などの供給部材であり、機械特性が、現像剤担持体の表面粗さである。
これによれば、実施形態で説明したように、前記現像剤担持体の表面粗さRaに応じた最適な電圧を供給ローラ142などの供給部材に印加することができ、現像領域に搬送する現像剤搬送量を狙いの搬送量にでき、画像品質の低下を抑制することができる。
【0067】
(態様7)
態様5または6において、電圧変更素子を介して、電源の電圧が印加される電圧被印加部材が、現像ローラ141などの現像剤担持体に現像剤を供給する供給ローラなどの供給部材であり、機械特性が、規制部材の現像剤担持体に対する当接圧である。
これによれば、実施形態で説明したように、規制ブレード144などの規制部材の現像剤担持体に対する当接圧に応じた最適な電圧を供給ローラ142などの供給部材に印加することができ、現像領域に搬送する現像剤搬送量を狙いの搬送量にでき、画像品質の低下を抑制することができる。
【0068】
(態様8)
装置本体に対して着脱可能な画像形成ユニットを備えた画像形成装置において、
前記着脱ユニットとして、態様1乃至7いずれか一項に記載の画像形成ユニットを用いた。
これによれば、良好な画像品質を維持することができる。
【符号の説明】
【0069】
1 :装置本体
2 :帯電バイアス電源
3 :現像バイアス電源
4 :第一ツェナーダイオード
5 :第二ツェナーダイオード
8 :像担持ベルト
10 :静電クリーニング装置
10a :第一クリーニング部
10b :第二クリーニング部
11 :第一クリーニングブラシローラ
12 :第一回収ローラ
13 :第一掻き取りブレード
14 :第二クリーニングブラシローラ
15 :第二回収ローラ
16 :第二掻き取りブレード
17 :排出スクリュー
20a :第一電源
20b :第二電源
100 :プリンタ
110 :プロセスカートリッジ
115 :帯電ローラ
130 :感光体
140 :現像装置
141 :現像ローラ
142 :供給ローラ
144 :規制ブレード
F :当接圧
N :規制ニップ
R11 :抵抗
R12 :抵抗
R13 :抵抗
R14 :抵抗
Vb :現像バイアス
Vbl :規制バイアス
Vc :帯電バイアス
Vsp :供給バイアス
Vz1 :降伏電圧
Vz2 :降伏電圧
【先行技術文献】
【特許文献】
【0070】
【文献】特開2015-96931号公報
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9