JP2000221756A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯電ローラがトナー等によって汚染されるこ
とに起因する感光ドラムの寿命の低下を防止する。 【解決手段】 帯電ローラ２を感光ドラム１表面に接触
させ、帯電バイアス印加電源７によって交流バイアスと
直流バイアスとを重畳した帯電電圧を印加して感光ドラ
ム１表面を均一に帯電する。使用に伴い、帯電ローラ２
表面に、残留トナーが溜まる。帯電ローラ２に接離可能
なクリーニング部材８を設け、感光ドラム１に流れる実
効値電流の上昇を検出装置９によって検知し、その値が
所定値に達したときに、クリーニング部材８を帯電ロー
ラ２に当接させて帯電ローラ２を清掃する。帯電ローラ
２のトナー等による汚染に起因する感光ドラム１の寿命
の低下を防止し、また、長期にわたり高画質を維持でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５に、接触帯電装置を用いた電子写真
方式の画像形成装置の一例を示す。

【０００３】感光ドラム（像担持体）１は矢印Ｒ１方向
に回転し、帯電ローラ（接触帯電装置）２は感光ドラム
１に対して所定の押圧力をもって圧接されており、感光
ドラム１の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。
帯電ローラ２には、電源７により、（低コストで即応性
に優れている）電流ピーク値を一定にするよう制御され
た交流バイアスと、直流バイアスとを重畳した振動電圧
が印加される。この帯電ローラ２により、感光ドラム１
表面が均一に帯電された後、露光装置３からのレーザ光
Ｌにより静電潜像が形成される。感光ドラム１上の静電
潜像は現像装置４によりトナーが付与されトナー像とし
て可視像化（現像）された後、転写ローラ（転写装置）
５により、紙等の転写材Ｐに転写される。転写材Ｐはそ
の後、定着器（不図示）により、加熱され永久定着され
る。転写後に感光ドラム１上に残った残留トナーはクリ
ーナ６により除去され、感光ドラム１は再び画像形成に
供される。

【０００４】近年、複写機やレーザビームプリンタ等の
画像形成装置に求められる性能の向上はめざましく、プ
ロセスカートリッジにおいても高画質化、高耐久化が必
須となってきている。プロセスカートリッジは、感光ド
ラムを他のプロセス機器とともに一体化したものであ
り、感光ドラムは、その寿命がプロセスカートリッジの
寿命につながるため、画質面、耐久面ともに重要なファ
クターとなる。

【０００５】しかも、前述の画像形成装置においては、
感光ドラム１の寿命は、帯電の際に感光ドラム１に流れ
る交流電流の値に大きく左右されることが知られてい
る。このため、帯電ローラ２に印加する交流バイアスを
できるだけ小さくし、感光ドラム１に流れる交流電流の
値を小さく設定することが望まれる。しかし、低温低湿
環境（例えば温度１５℃、湿度１５％）において、カブ
リ等の画像品質の低下が予測される。このため、交流バ
イアスは画像品質が低下しないように、電源７の公差を
含め、ある程度のマージンをもって設定しなければなら
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例では以下のような問題点が発生した。

【０００７】繰り返して使用される状況下において、プ
リント（画像形成）枚数が増加するにつれ、クリーナ６
で掻きとることができなかったトナーや紙粉などが帯電
ローラ２に堆積する。これにより、帯電ローラ２と感光
ドラム１との間の微小間隙において異常放電が発生す
る。オシロスコープ等の装置で、電流波形を観察する
と、初期の波形（図２（ａ）参照）に比ベて波形が歪ん
でいること（図２（ｂ）参照）が認められ、異常放電の
発生が確認できる。

【０００８】また、従来の一般的な画像形成装置に用い
られるようにピーク制御により帯電の交流バイアスを印
加した場合には、感光ドラム１に流れる交流バイアスの
実効値電流Ｉacは漸近的な上昇を示し、図４に示すよう
にある一定値に収束する。

【０００９】このような状態でプリントを続けていく
と、感光ドラム１の削れが促進され寿命を短くすること
になる。

【００１０】また、交流バイアスを低く設定すると、初
期段階においてカブリ等の画像不良が発生するので、対
策としては、上述の異常放電を防ぐのが得策である。

【００１１】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、異常放電を低く抑え、実効値電流の増大を防ぐ
ことにより、像担持体（上述では感光ドラム）の削れを
減少させ、長寿命、高画質の画像形成装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１に係る本発明は、像担持体と、該像担持体
表面に接触配置された帯電部材と、該帯電部材にピーク
値を一定に制御した定電流交流バイアスを含む振動バイ
アスを印加することにより前記像担持体表面を均一に帯
電する電源と、前記帯電部材から前記像担持体へ流れる
交流電流の実効値を検出する検出手段と、を備えた画像
形成装置において、前記帯電部材に対して接離可能に配
置されたクリーニング部材と、該クリーニング部材を前
記帯電部材に当接させ、また前記帯電部材から離間させ
る制御手段と、を備え、該制御手段は、前記検出手段が
検出する実効値が、所定値を超えたときに前記クリーニ
ング部材を前記帯電部材に当接させて該帯電部材表面を
清掃する、ことを特徴とする。

【００１３】請求項２に係る本発明は、請求項１の画像
形成装置において、前記制御手段は、前記クリーニング
部材による前記帯電部材の清掃回数を記録し、該清掃回
数に基づいて前記像担持体の寿命を検知する、ことを特
徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００１５】〈実施の形態１〉図１に、本発明に係る画
像形成装置の一例を示す。同図は、概略構成を示す縦断
面図である。

【００１６】同図に示す画像形成装置は、像担持体とし
てドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」とい
う。）を備えている。感光ドラム１は、駆動手段（不図
示）によって、矢印Ｒ１方向にプロセススピード（周
速）１１０mm／sec で回転駆動される。

【００１７】感光ドラム１表面は、接触帯電部材として
の帯電ローラ２によって帯電される。帯電ローラ２は、
芯金２ａとこれを被覆するロール基体２ｂとによって構
成されており、感光ドラム１表面に接触されていて、感
光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向
に従動回転する。芯金２ａには、帯電バイアス印加電源
７によって帯電バイアスが印加されており、これによ
り、感光ドラム１表面は、所定の極性、所定の電位に均
一に帯電される。

【００１８】均一に帯電された感光ドラム１は、露光装
置３によって画像情報に応じたレーザ光Ｌが照射され、
これにより静電潜像が形成される。

【００１９】感光ドラム１上の静電潜像は現像装置４に
よってトナーが付着され、トナー像として現像される。

【００２０】感光ドラム１上のトナー像は、転写ローラ
５によって転写材Ｐ上に転写される。転写ローラ５は、
感光ドラム１に接触配置されており、両部材間に紙等の
転写材Ｐを挿通するとともに、転写ローラ５に転写バイ
アスを印加することにより、感光ドラム１上のトナー像
は、転写材Ｐ上に転写される。

【００２１】トナー像転写後の転写材Ｐは、定着器（不
図示）に搬送され、ここで加熱加圧を受けて表面にトナ
ー像が定着される。トナー像定着後の転写材Ｐは、画像
形成装置本体（不図示）外部に排出され、これにより、
画像形成が終了する。

【００２２】一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、
転写材Ｐに転写されないで表面に残ったトナー（残留ト
ナー）が、クリーナ６によって除去され、次の画像形成
に供される。

【００２３】上述の画像形成装置において、帯電ローラ
２のロール基体２ｂは、例えば、ＥＰＤＭ等のゴムにカ
ーボンを分散させた導電性ゴム層によって形成すること
ができる。芯金２ａには、帯電バイアス印加電源７によ
ってピーク値を一定制御した、周波数が１０００Hzでピ
ーク間電流が４０００μＡの交流バイアスと、−７００
Ｖの直流バイアスとを重畳したバイアスが印加される。
これにより、感光ドラム１表面は、約−７００Ｖに一様
帯電される。

【００２４】本実施の形態では、初期の段階で感光ドラ
ム１に流れる交流電流の実効値Ｉacは、１４００μＡで
あり、図１中の検出装置９で検出している。

【００２５】また、実効値電流が１４５０μＡまで上昇
したことを検知したときには、帯電ローラ２を清掃する
構成とした。

【００２６】帯電ローラ２表面に対して接離自在にクリ
ーニング部材８を配設し、このクリーニング部材８を、
制御手段１０によって制御することで、帯電ローラ２表
面に当接させ、また帯電ローラ２表面から離間させる構
成とし、さらに、上述の検出装置９からの出力信号が制
御手段１０に入力されるようにした。

【００２７】前述の画像形成装置が繰り返し使用される
に伴い、クリーナ６をすり抜けてきた残留トナーや紙粉
等が帯電ローラ２に付着することで、図２（ｂ）のよう
に電流波形が歪み、感光ドラム１に流れる交流電流の実
効値は徐々に増加する。実際、約５０００枚の転写材Ｐ
にプリント（画像形成）を行ったときに、検出装置９
は、感光ドラム１に流れる交流電流値の実効値が１４５
０μＡであることを検知した。

【００２８】このとき、制御装置１０にこの検知信号が
入力され、制御装置１０は、クリーニング部材８を帯電
ローラ２表面に当接させて、１回目の帯電ローラ２の清
掃を行なう。清掃直後の電流波形は、初期の状態とほぼ
同じ波形（図２（ａ））となり、実効電流も初期と同等
レベルまで低下した。

【００２９】その後、ほぼ同じ間隔で６回の帯電ローラ
２の清掃を繰り返し、約３３０００枚で感光ドラム１の
寿命に到達した。このときの感光ドラム１に流れた交流
電圧の実効値は、図３に示すように推移した。

【００３０】上述の検討結果において、初期から感光ド
ラム寿命に至るまで、定期的に帯電ローラ２をクリーニ
ングすることから、帯電ローラ２の汚れによる画像不良
が生じることはなく、感光ドラム１の寿命は１．２倍に
伸びたことが確認できた。

【００３１】さらに、本実施の形態によると、クリーニ
ング部材８は、清掃時にのみ帯電ローラ２に接触させる
ので、これを常時接触させるものに比べて、帯電ローラ
２の寿命を大幅に延長させることができる。

【００３２】〈実施の形態２〉本実施の形態では、クリ
ーニング部材８によって帯電ローラ２を清掃した回数に
より、感光ドラム１の寿命が判断可能かを確認した。つ
まり、クリーニング部材８による清掃回数と、感光ドラ
ム１寿命との因果関係について確認した。

【００３３】上述の実施の形態１の画像形成装置におい
て、実効値電流が１４５０μＡの場合、６回、帯電ロー
ラ２を清掃した時点で約３００００枚のプリントとな
り、その後約３０００枚のプリントで感光ドラム１の寿
命に達した。

【００３４】実施の形態１の検討から、実施の形態１に
おける画像形成層装置の感光ドラム１の寿命を３０００
０枚と設計した場合、６回目の清掃を行ったとき約３０
０００枚のプリントを行っているので、制御手段１０に
帯電ローラ２の清掃回数を記録することで、感光ドラム
１の寿命検知が可能となった。

【００３５】また、帯電ローラ２を清掃する設定値電流
を初期の実効値電流に近づけることで、帯電ローラ２を
清掃する間隔が小さくなり、電流実効値の上昇をさらに
小さくできるため、感光ドラム１の寿命を延ばし、より
正確な寿命検知が可能となる。

【００３６】〈実施の形態３〉本実施の形態において
は、図１に示す画像形成装置において、感光ドラム１を
矢印Ｒ１方向にプロセススピード（周速）３０mm／sec
で回転駆動するようにした。

【００３７】帯電ローラ２には、帯電バイアス印加電源
７によってピーク値を一定制御した、周波数が３００Hz
でピーク間電流が８５０μＡの交流バイアスと、−６０
０Ｖの直流バイアスとを重畳したバイアスが印加され、
これにより、回転駆動されている感光ドラム１の表面は
約−６００Ｖに一様帯電された。

【００３８】本実施の形態では、初期の段階で感光ドラ
ム１に流れる交流電流の実効値Ｉacは、３００μＡであ
り、図１中の検出装置９で検出している。

【００３９】また、実効値電流が３３０μＡを検知した
ときに帯電ローラ２を清掃するように設定した。

【００４０】本実施の形態においては、約３０００枚の
プリントを行ったときに、検出装置９は、感光ドラム１
に流れる実効値電流が３３０μＡを検知し、クリーニン
グ部材８による帯電ローラ２の１回目の清掃を行った。
その後、本実施の形態における感光ドラム１は数百ペー
ジで寿命に達した。

【００４１】実施の形態３の検討から、実施の形態３に
おける画像形成装置の感光ドラム１の寿命を３０００ペ
ージと設計した場合、１回目の清掃を行なったときに約
３０００枚のプリントを行っている。

【００４２】したがって、実施の形態３では、クリーニ
ング部材８による帯電ローラ２の清掃手段がない場合で
も、電流実効値を検出するのみで感光ドラムの寿命検知
が可能である。

【００４３】実施の形態３の検討結果から、プロセスス
ピードが遅く短寿命設計の画像形成装置においては、感
光ドラム１ヘ流れる実効値電流の上昇を検知し、上昇し
た実効値電流の上限を設定することで、任意に感光ドラ
ムの寿命を検知することが可能であることがわかった。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
帯電部材に接離可能なクリーニング部材を設け、像担持
体に流れる実効値電流の上昇を検出装置によって検知
し、その値が所定値に達したときに、クリーニング部材
を帯電部材に当接させて帯電部材を清掃するので、帯電
部材がトナー等によって汚染されることに起因する像担
持体の寿命の低下を防止することができ、また、長期に
わたり高画質を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。

【図２】（ａ）は帯電ローラが清浄である場合の帯電時
の電流波形を示す図。（ｂ）は帯電ローラが汚染されて
いる場合の帯電時の電流波形を示す図。

【図３】５０００枚ごとに帯電ローラの清掃を行った場
合のプリント枚数と、電流実効値との関係を示す図。

【図４】帯電ローラの清掃を行わない場合のプリント枚
数と、電流実効値との関係を示す図。

【図５】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面
図。

【符号の説明】

１ 像担持体（感光ドラム） ２ 帯電部材（帯電ローラ） ３ 露光装置 ４ 現像装置 ５ 転写部材（転写ローラ） ６ クリーナ ７ 帯電バイアス印加電源 ８ クリーニング部材 ９ 検出装置 １０ 制御手段 Ｐ 転写材

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H003 AA12 BB11 CC05 EE11 2H027 DA02 DA45 DE07 EA01 EC06 EC14 ED03 EE02 EF09 HB02 HB14 HB19 ZA07

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、該像担持体表面に接触配置
   された帯電部材と、該帯電部材にピーク値を一定に制御
   した定電流交流バイアスを含む振動バイアスを印加する
   ことにより前記像担持体表面を均一に帯電する電源と、
   前記帯電部材から前記像担持体へ流れる交流電流の実効
   値を検出する検出手段と、を備えた画像形成装置におい
   て、 前記帯電部材に対して接離可能に配置されたクリーニン
   グ部材と、 該クリーニング部材を前記帯電部材に当接させ、また前
   記帯電部材から離間させる制御手段と、を備え、 該制御手段は、前記検出手段が検出する実効値が、所定
   値を超えたときに前記クリーニング部材を前記帯電部材
   に当接させて該帯電部材表面を清掃する、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記クリーニング部材
   による前記帯電部材の清掃回数を記録し、該清掃回数に
   基づいて前記像担持体の寿命を検知する、 ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。