JP2001013840A - 画像形成装置および画像形成装置における電圧印加方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】非磁性一成分のトナーにより画像を現像する画
像形成装置において、紙粉除去ブラシ６に電圧を印加し
て長寿命化を図り、しかも製造価格が高くならない構成
が望まれていた。 【解決手段】ブラシ２６に対して電圧を印加するため
に、特別に直流電流源を設けずに、メインチャージャ２
２が放電する際にグリッド２９に流れる電流を利用し
て、電圧を印加する。具体的には、グリッド２９に直列
接続された２つの定電圧ダイオード３１，３２の接続部
にブラシ２６を接続する。定電圧ダイオード３２は基準
電圧が３００Ｖで、その作用により、メインチャージャ
３２が放電するのに同期して、ブラシ２６には＋３００
Ｖの電圧が印加される。 【効果】ブラシ２６を印加するのに専用の電源が不要
で、しかもブラシ２６に対して一定電圧を印加でき、装
置の長寿命化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電子写真方式によ
って画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ装
置その他の画像形成装置に関し、特に、画像形成処理に
関連して電圧を印加する必要のある部材に対する電圧の
印加方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より現像剤として非磁性一成分のト
ナーを使用する電子写真方式（静電方式）の画像形成装
置が知られている。図１に、この種の従来の画像形成装
置の概要を示す。図１を参照して説明すると、感光体ド
ラム１は、矢印２方向に一定速度で回転される。感光体
ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の回転方向２に沿
って、メインチャージャ３、露光装置９、現像ローラ
４、転写チャージャ５およびブラシ６が配置されてい
る。

【０００３】メインチャージャ３には、メインチャージ
ャ３に高電圧を与えて放電させるための高電圧電源７が
接続されている。また、メインチャージャ３にはグリッ
ド８が備えられていて、グリッド８にはたとえば８００
Ｖの定電圧ダイオード１０が接続されている。よって、
メインチャージャ３の放電により、定電圧ダイオード１
０に接続されたグリッド８の作用によって、感光体ドラ
ム１の帯電電位が８００Ｖに制御される。

【０００４】感光体ドラム１が矢印２方向に回転する
と、帯電された表面は、露光装置９により、画像に対応
した光で露光される。これにより感光体ドラム１の表面
に静電潜像が形成される。感光体ドラム１がさらに回転
すると、その表面の静電潜像は現像ローラ４に接し、非
磁性一成分のトナーにより現像される。現像ローラ４に
はバイアス電源１１が接続されており、感光体ドラム１
の表面電位と同電位の正電位であって、それよりも低い
たとえば＋４００Ｖがバイアスされている。

【０００５】現像ローラ４により現像された感光体ドラ
ム１表面のトナー像は、転写チャージャ５と対向する位
置になったとき、送られてくる用紙に転写される。転写
チャージャ５はトナー像を用紙に転写するために、マイ
ナス放電をするが、そのために放電用電源１２に接続さ
れている。トナー像が用紙に転写された後の感光体ドラ
ム１表面には、通常、残留トナーが付着するとともに、
用紙の紙粉も付着している。残留トナーはブラシ６によ
ってドラム表面における静電結合が弱められた後、現像
ローラ４により回収される。一方、紙粉はブラシ６に吸
着されてドラム表面から除去される。この紙粉除去用の
ブラシ６は、従来の装置ではアース電位に接続されてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構成の画
像形成装置を、たとえばユニット化し、その寿命を向上
させるための実験を行ったところ、紙粉除去ブラシ６
は、アース電位ではなく、＋３００Ｖ程度の電圧を印加
した方が好ましいことがわかった。ところが、図１に示
すように、画像形成装置において、感光体ドラム１の周
囲には種々の部材が配置されていて、それらにはそれぞ
れ所定の電圧が印加されており、そのために多くの電源
が必要である。

【０００７】紙粉除去ブラシ６にも電圧を印加しようと
すると、そのための電源を準備する必要があり、画像形
成ユニットの長寿命化が図れるものの、ユニットの製造
価格が高くなってしまうという欠点に遭遇する。この発
明は、かかる技術的な背景のもとになされたもので、画
像形成処理に伴って電圧を印加する部材に対して、専用
の電源を準備することなく、放電器の制御電極（グリッ
ド８）に流れる電流を利用して、所望の電圧を印加する
ように改善された画像形成装置および画像形成装置にお
ける電圧印加方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１記載の発明は、感光体と、この感光体の表面に静電潜
像を形成するために感光体に対して放電を行う放電器で
あって感光体の帯電電位を制御するための制御電極を有
する放電器と、感光体に静電潜像を形成する処理に関連
させて所定の電圧を印加する必要のある電圧印加部材と
を備えた画像形成装置において、前記電圧印加部材と制
御電極との間に電気的に接続されており、放電器の放電
時に制御電極に流れる電流を前記電圧印加部材に与える
ことによって、当該部材に所定の電圧を印加するための
電圧印加回路を設けたことを特徴とする画像形成装置で
ある。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置において、前記電圧印加回路は、制御電極と
アース電位との間に接続された電圧制御素子を含み、そ
の電圧制御素子により制御される電圧を電圧印加部材へ
与える回路を含むことを特徴とする画像形成装置であ
る。請求項３記載の発明は、請求項２記載の画像形成装
置において、前記電圧制御素子は、直列接続された少な
くとも２つの定電圧ダイオードを含み、直列接続された
少なくとも２つの定電圧ダイオードにより制御される電
圧によって制御電極の電圧が制御され、アース電位側の
定電圧ダイオードにより制御される電圧が前記電圧印加
部材へ与えられることを特徴とする画像形成装置であ
る。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれかに記載の画像形成装置において、前記電圧印
加部材は、感光体表面に付着した紙粉を除去するための
紙粉除去部材、感光体表面に残留したトナーを除去する
ためのクリーニング部材、感光体表面に形成された静電
潜像を現像するための現像部材、感光体を担持する感光
体素管のいずれかであることを特徴とする画像形成装置
である。

【００１１】請求項５記載の発明は、放電電圧を制御す
るための制御電極が備えられた放電器を有する画像形成
装置において、電圧を印加する必要のある電圧印加部材
に対し、放電時に制御電極に流れる電流を与えることに
よって、電圧を印加することを特徴とする、画像形成装
置における電圧印加方法である。請求項６記載の発明
は、請求項５記載の電圧印加方法において、前記放電器
は、感光体表面を均一に帯電させるためのスコロトロン
であり、前記電圧印加部材は、感光体表面に付着した紙
粉を除去するための紙粉除去部材、感光体表面に残留し
たトナーを除去するためのクリーニング部材、感光体表
面に形成された静電潜像をトナーにより現像するための
現像部材、感光体を担持するための感光体素管、のいず
れかであることを特徴とする画像形成装置における電圧
印加方法である。

【００１２】請求項７記載の発明は、請求項５または６
記載の電圧印加方法において、前記放電器は、正電荷を
印加するスコロトロンであり、電圧印加部材に対して正
電荷が印加されることを特徴とする画像形成装置におけ
る電圧印加方法である。請求項１または５の発明によれ
ば、放電器が放電するときに制御電極に流れる電流を利
用して、電圧を印加すべき電圧印加部材に対して所定の
電圧を印加することができる。それゆえ、電圧印加部材
に電圧を与えるために専用の電源を備える必要がなく、
簡易でかつ廉価な構成とすることができる。

【００１３】請求項２または３記載のように制御電極に
電圧制御素子を接続することにより、制御電極の電圧を
所定の電圧に制御して放電電圧を制御することができる
とともに、その電圧制御素子を利用して、電圧印加部材
に与える電圧を所定の電圧に制御することができる。特
に、電圧制御部材として定電圧ダイオードを用いると、
簡易な構成で電圧制御が行える。

【００１４】請求項４または６記載のように、電圧制御
部材としては感光体表面に付着した紙粉を除去するため
の紙粉除去部材（紙粉除去用ブラシ）、クリーニング部
材、現像部材（現像ローラ）、感光体素管自体等を挙げ
ることができる。これら各電圧印加部材に対して、放電
器の制御電極に流れる電流を利用して所定の電圧を印加
することが可能であり、複数の電圧印加部材に対しても
電圧を印加する構成とすることもできる。

【００１５】また、請求項７のように、放電器を正電荷
を印加するスコロトロンとすることによって、電圧印加
部材に対して正の電圧を印加することができる。たとえ
ば電圧印加部材が紙粉除去部材であれば、紙粉除去部材
には正電位を与えるのが、実験的に効果的であることを
確認している。よって、請求項７の構成において、特に
電圧印加部材が紙粉除去部材のときには、その作用効果
が良好である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下には、図面を参照して、この
発明の一実施形態について詳細に説明をする。図２は、
この発明の一実施形態にかかる画像形成装置の概略構成
図である。この画像形成装置には、感光体ドラム２０が
備えられている。感光体ドラム２０は、矢印２１方向に
一定速度で回転される。感光体ドラム２０の周囲には、
矢印２１で示す回転方向に沿って、順に、メインチャー
ジャ２２、ＬＳＵ（露光ユニット）２３、現像装置２
４、転写ローラ２５およびブラシ２６が配置されてい
る。

【００１７】メインチャージャ２２は、感光体ドラム２
０の表面を所定の高電位（たとえば＋８００Ｖ）に帯電
させるための放電器である。メインチャージャ２２に
は、放電ワイヤ２７、シールドケース２８およびグリッ
ド２９が備えられている。つまりスコロトロン（または
スコロトロン方式と呼ばれる放電器）が採用されてい
る。放電ワイヤ２７には、直流高電圧ユニット３０から
＋数Ｋｖの高電圧が印加される。グリッド２９は、シー
ルドケース２８の、感光体ドラム２０表面に対向した開
口部に配置され、放電ワイヤ２７から放電される電位を
制御する。このために、グリッド２９には、定電圧ダイ
オード３１，３２の直列接続が接続されている。定電圧
ダイオード３１は基準電圧が５００Ｖのものが使用さ
れ、定電圧ダイオード３０には基準電圧３００Ｖのもの
が使用されている。従って、定電圧ダイオード３１，３
２の直列接続により、グリッド２９の電位は＋８００Ｖ
に制御される。この結果、放電ワイヤ２７の放電によっ
て、感光体ドラム２０の表面は＋８００Ｖに帯電され
る。

【００１８】感光体ドラム２０の表面が、メインチャー
ジャ２２に対向することにより＋８００Ｖという高電位
に帯電され、感光体ドラム２０の回転に伴い帯電領域は
時計方向に移動する。帯電されたドラム表面は、ＬＳＵ
２３から照射される画像データに基づいて作成された光
で露光される。光が当たった露光部は、その部分の電荷
が逃げて低電位になる。これにより感光体ドラム２０の
表面には、高電位領域と低電位領域とからなる静電潜像
が形成される。

【００１９】感光体ドラム２０がさらに回転し、静電潜
像が現像装置２４に達すると、現像装置２４によって静
電潜像はトナー像に現像される。現像装置２４には、ハ
ウジング３３と、ハウジング３３内に備えられたサブロ
ーラ３４と、サブローラ３４および感光体ドラム２０に
接するように配置された現像ローラ３５と、現像ローラ
３５の周面に当接するように配置されたトナー規制部材
３６とが備えられている。また、現像ローラ３５および
サブローラ３４にはバイアス電源３７によってたとえば
＋４００Ｖのバイアス電圧が印加されている。

【００２０】サブローラ３４および現像ローラ３５は、
それぞれ、矢印３８および３９方向に回転され、この回
転により、トナーを摩擦帯電させて、その周面にトナー
を静電吸着させる。サブローラ３４は、トナーをより効
果的に摩擦帯電させるために設けられている。この実施
形態では、非磁性一成分のトナーが使用されており、い
わゆるキャリアを含まない構成である。

【００２１】現像ローラ３５周面に付着したトナーは、
トナー規制部材３６により薄層に規制される。これによ
り、現像ローラ３５の周面に付着したトナーが均一にな
り、現像むらがなくなる。また、現像ローラ３５は、そ
の周面速度が感光体ドラム２０の周面速度よりも速くな
るように回転されており、転写されるトナーが不足しな
いようにされている。

【００２２】現像ローラ３５およびサブローラ３４に
は、上述のようにバイアス電圧が印加されているので、
これにより適切な現像が行われる。より具体的には、感
光体ドラム２０の表面電位は、露光された部分が低電圧
ＶＬで、他の部分は高電圧ＶＨである。一方、現像ロー
ラ３５は、現像バイアス電圧により、プラス電位ＶＭに
帯電されている。ここで、現像ローラ３５の電位ＶＭ
（例えば４００Ｖ）は、感光体ドラム２０表面の未露光
領域の高電位ＶＨ（たとえば＋８００Ｖ）よりも低く、
露光領域の低電位ＶＬ（たとえば＋１００Ｖ）よりも高
くされている。よって、現像ローラ３５の表面に付着し
たトナーは、静電気的に、感光体ドラム２０の表面の露
光領域にのみ吸着されて、現像が行われる。

【００２３】感光体ドラム２０表面のトナー像の先端が
転写ローラ２５と対向するのに合わせて、図示しない搬
送経路から用紙が送られ、該用紙は感光体ドラム２０と
転写ローラ２５の間を通過される。転写ローラ２５は、
直流高電圧ユニット４０に接続されており、マイナス電
位が与えられている。それゆえ転写ローラ２５に裏面側
が接する用紙は、マイナス電位に帯電されて、該用紙の
電位は感光体ドラム２０の表面電位を低下させる。ま
た、マイナス電位にされた用紙には、プラス帯電された
感光体ドラム２０表面のトナーが転写される。

【００２４】転写が終わった感光体ドラム２０の表面
は、理想的にはトナーが全くない状態になるべきである
が、実際には、転写されなかったいくらかの残留トナー
が付着したままの状態である。また、感光体ドラム１１
の表面に用紙が接することにより、用紙から生じる紙粉
等も残留トナーとともに感光体ドラム２０の表面に付着
している。

【００２５】感光体ドラム２０の表面に付着した残留ト
ナーは、ブラシ２６を通過する際に、ブラシ２６の先で
掻き乱されて感光体ドラム２０表面における静電結合が
弱められる。また、感光体ドラム２０表面に付着した紙
粉等はブラシ２６にクーロン力で吸着されて除去され
る。従来技術の項で説明したように、この画像形成装置
の寿命を向上させるには、ブラシ２６に一定の＋電圧を
印加するのが好ましいことが実験的に確認された。この
理由は、ブラシ２６に電圧を印加することにより、感光
体ドラム２０の表面に付着した紙粉をブラシ２６が吸着
するのを助けるとともに、ブラシ２６に付着した紙粉が
再び感光体ドラム２０へ吸着されるのを防止することが
できること、および、ブラシ２６により残留トナーが感
光体ドラム２０表面で強く静電結合しているのを弱める
効果が増加され、現像ローラ３５による残留トナーの回
収が良好に行われるからであると推測される。

【００２６】この実施形態の特徴は、ブラシ２６に対し
て電圧を印加するために、特別に直流電流源を設けず、
メインチャージャ２２が放電する際にグリッド２９に流
れる電流を利用して、電圧を印加していることである。
具体的には、グリッド２９に直列接続された２つの定電
圧ダイオード３１，３２の接続部にブラシ２６が接続さ
れている。これにより、基準電圧３００Ｖの定電圧ダイ
オード３２の作用によって、メインチャージャ３２が放
電するのに同期して、ブラシ２６には＋３００Ｖの電圧
が印加される。

【００２７】なおこの場合において、ブラシ２６から感
光体ドラム２０等に流れる電流は数μＡ程度以下であ
り、ブラシ２６を定電圧３１，３２の間に接続したこと
により、グリッド２９が電圧降下を起こす心配はない。
この実施形態では、ブラシ２６に対する印加電圧を＋３
００Ｖとしたので、グリッド２９に２つの定電圧ダイオ
ード３１，３２の直列接続が接続されるようにしたが、
ブラシ２６にたとえばグリッド２９と同電位の＋８００
Ｖを印加するような構成にすることも考えられる。かか
る場合は、ブラシ２６を直接グリッド２９と接続し、グ
リッド２９に接続される定電圧ダイオードは、単一の定
電圧ダイオードを用いて複数の定電圧ダイオードの直列
接続としなくてもよい。

【００２８】またこの実施形態では、グリッド２９の電
圧を制御するのに定電圧ダイオードを用いたが、定電圧
ダイオードに代えてバリスタを用いてもよい。またこの
実施形態では、ブラシ２６によって紙粉を除去する構成
としたが、毛皮や化学繊維のブラシを感光体２０表面に
回転接触させるファーブラシを用いる場合でも、同様
に、ファーブラシに定電圧ダイオード３２で制御される
電圧を印加すればよい。

【００２９】また、この実施形態では残留トナーが現像
ローラ３５により回収され、残留トナーを回収するため
のクリーニング装置が設けられていないいわゆるクリー
ニングレスの構成で説明したが、残留トナーを回収する
ためのクリーニング装置が備えられ、そのクリーニング
装置にファーブラシやクリーニングブレードが備えられ
ている場合、かかるファーブラシやクリーニングブレー
ドに対してグリッド２９を流れる電流を利用した電圧を
印加するようにしてもよい。こうすることにより、クリ
ーニング装置に対しても、専用の電圧源を用意すること
なく、適切な電圧を印加することが可能である。

【００３０】上述の実施形態では、現像ローラ３５およ
びサブローラ３４へのバイアス電圧の印加は、バイアス
電源３７により行われているが、バイアス電源３７を省
略して、ブラシ２６への電圧印加方法と同様に、グリッ
ド２９の電圧を制御する定電圧ダイオード３１，３２を
活用して、それにより制御される電圧が現像バイアス電
圧として現像ローラ３５およびサブローラ３４へ印加さ
れてもよい。

【００３１】さらに、この実施形態では、感光体ドラム
２０のドラム素管はアース電位にされているが、このよ
うにドラム素管をアース電位にするものではなく、たと
えば感光体ドラム素管にメインチャージャ２２の帯電に
同期したバイアス電圧を印加するような構成の場合（感
光体ドラム素管に感光体ドラム２の帯電極性と同極性の
バイアス電圧を印加した場合は、転写時において、転写
される用紙が通過している場合および用紙が通過してい
ない場合に関わらず、転写ローラへの印加電圧の極性を
同じ極性とすればよく、転写ローラのための電源構成の
簡略化が図れるという利点がある。）は、グリッド２９
に流れる電流を利用して、上記ブラシ２６への電圧印加
方法と同様の方法によって、ドラムバイアス電圧を印加
することもできる。

【００３２】またこの実施形態では、転写ローラ２５を
用いた構成としたが、転写ローラ２５ではなく、スコロ
トロン方式の転写用放電器が用いられている画像形成装
置の場合は、転写用放電器のグリッド電圧を制御するた
めの定電圧ダイオードを利用して、ブラシ２６、現像ロ
ーラ３５その他一定電圧を印加する必要のある部材に対
して電圧を印加するような構成としてもよい。

【００３３】さらに、上記実施形態では、いわゆる反転
現像方式の画像形成装置を例にとって説明したが、正規
現像方式であっても構わず、現像方式を問わずに、この
発明を適用することができる。要するに、この発明で
は、放電器の放電電圧を制御するグリッドに流れる電流
を利用して、電圧を印加する必要のある部材に対して、
放電器の放電に同期した電圧を印加することができる。

【００３４】その他、この発明は請求項記載の範囲内に
おいて種々の変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】非磁性一成分のトナーを使用する電子写真方式
の画像形成装置の従来例の概要を示す図である。

【図２】この発明の一実施形態にかかる画像形成装置の
概略構成図である。

【符号の説明】

２０ 感光体ドラム ２２ メインチャージャ ２４ 現像装置 ２５ 転写ローラ ２６ ブラシ ２９ グリッド（制御電極） ３１，３２ 定電圧ダイオード（電圧制御素子） ３５ 現像ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大羽 圭介 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H003 BB11 BB13 CC01 DD01 EE03 EE20 2H034 AA00 AA02 AA03 BD04 BD09 BD10

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体と、この感光体の表面に静電潜像を
   形成するために感光体に対して放電を行う放電器であっ
   て感光体の帯電電位を制御するための制御電極を有する
   放電器と、感光体に静電潜像を形成する処理に関連させ
   て所定の電圧を印加する必要のある電圧印加部材とを備
   えた画像形成装置において、 前記電圧印加部材と制御電極との間に電気的に接続され
   ており、放電器の放電時に制御電極に流れる電流を前記
   電圧印加部材に与えることによって、当該部材に所定の
   電圧を印加するための電圧印加回路を設けたことを特徴
   とする画像形成装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、 前記電圧印加回路は、制御電極とアース電位との間に接
   続された電圧制御素子を含み、その電圧制御素子により
   制御される電圧を電圧印加部材へ与える回路を含むこと
   を特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の画像形成装置において、 前記電圧制御素子は、直列接続された少なくとも２つの
   定電圧ダイオードを含み、直列接続された少なくとも２
   つの定電圧ダイオードにより制御される電圧によって制
   御電極の電圧が制御され、アース電位側の定電圧ダイオ
   ードにより制御される電圧が前記電圧印加部材へ与えら
   れることを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の画像
   形成装置において、 前記電圧印加部材は、感光体表面に付着した紙粉を除去
   するための紙粉除去部材、感光体表面に残留したトナー
   を除去するためのクリーニング部材、感光体表面に形成
   された静電潜像を現像するための現像部材、感光体を担
   持する感光体素管のいずれかであることを特徴とする画
   像形成装置。
5. 【請求項５】放電電圧を制御するための制御電極が備え
   られた放電器を有する画像形成装置において、 電圧を印加する必要のある電圧印加部材に対し、放電時
   に制御電極に流れる電流を与えることによって、電圧を
   印加することを特徴とする、画像形成装置における電圧
   印加方法。
6. 【請求項６】請求項５記載の電圧印加方法において、 前記放電器は、感光体表面を均一に帯電させるためのス
   コロトロンであり、 前記電圧印加部材は、感光体表面に付着した紙粉を除去
   するための紙粉除去部材、感光体表面に残留したトナー
   を除去するためのクリーニング部材、感光体表面に形成
   された静電潜像をトナーにより現像するための現像部
   材、感光体を担持するための感光体素管、のいずれかで
   あることを特徴とする画像形成装置における電圧印加方
   法。
7. 【請求項７】請求項５または６記載の電圧印加方法にお
   いて、 前記放電器は、正電荷を印加するスコロトロンであり、
   電圧印加部材に対して正電荷が印加されることを特徴と
   する画像形成装置における電圧印加方法。