JP2001166564A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯電ブラシなど接触帯電手段の穂先劣化やグ
ルーピングによる接触抵抗の増大、低湿度環境でのトナ
ーの静電吸着力の上昇等によりブラシに吸着するトナー
を効率よく吐き出し、画像欠陥の生じない画像形成装置
を提供する。 【解決手段】 トナーの吐き出し処理は、現像・転写処
理の行われていない非画像形成期間に実行される。図示
しない制御回路が非画像形成期間と判断すると、切換装
置１９ａが切換られ、高圧電源１９から画像形成動作の
実行期間に帯電ブラシ１２に印加される振動電圧のピー
ク値よりも高電圧の直流電圧が帯電ブラシ１２に印加さ
れる。感光体１１と帯電ブラシ１２との電位差により帯
電ブラシに吸着されていたトナーは感光体１１の表面に
吐き出される。吐き出されたトナーは現像装置に回収さ
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、複写機、プリン
タ等の電子写真方式による画像形成装置に関し、特に、
帯電同時クリーニング方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真方式の画像形成装置で
は、感光体ドラム等の像担持体の表面を帯電装置により
均一に帯電させ、その帯電面に記録すべき画像情報に基
いて露光して画像情報に対応した静電潜像を形成する。
次に、この静電潜像をトナーにより現像してトナー像を
形成し、トナー像を記録媒体に転写した後、定着処理を
行い、記録画像を形成している。

【０００３】トナー像を記録媒体に転写した後に像担持
体の表面にはトナーが残留して次回の画像形成に支障を
きたすので、クリーニング装置により像担持体の表面か
ら残留トナーを除去していた。

【０００４】像担持体の表面を帯電させる帯電装置とし
ては、コロナ放電により帯電させる非接触型のコロナ帯
電装置が広く使用されてきたが、最近はオゾンの発生が
少なく、低電圧・低電力の帯電装置として、導電性の接
触帯電部材を像担持体の表面に接触させて帯電させる接
触型の帯電装置が使用されるようになつてきた。接触帯
電部材としては、ローラ型、ブレード型、ファーブラシ
型、磁気ブラシ型など各種のものがある。

【０００５】一方、画像形成装置の小型化のために、像
担持体からトナー像を記録媒体に転写した後の残留トナ
ーを除去するクリーニングを専用のクリーニング装置に
よらずに接触型の帯電装置を利用してクリーニングも行
わせる、帯電同時クリーニング方式と呼ばれるクリーニ
ング方式が提案されている（一例として、特開平９−３
１１５２９号公報参照）。

【０００６】帯電同時クリーニング方式の帯電装置は、
接触帯電部材として例えば帯電ブラシを像担持体に接触
させて配置し、帯電ブラシに所定の帯電電位を印加して
像担持体の表面を所定の極性・電位に一様に帯電させる
ものである。

【０００７】トナー像を記録媒体に転写した後、像担持
体表面にある残留トナーは、像担持体の移動、例えば感
光体の回転により、順次帯電ブラシと像担持体との接触
部である帯電領域に移動すると帯電ブラシに吸着され、
像担持体の表面から回収される。

【０００８】しかしながら、帯電ブラシにトナーや異物
が混入すると、帯電ブラシの抵抗値を変動させ、帯電性
能を低下させる。このため、非画像形成時に帯電ブラシ
に印加されるバイアス電位を変え、混入したトナーや異
物を排出する方法が提案されている。

【０００９】即ち、非画像形成時に帯電ブラシに印加さ
れるバイアス電位と像担持体の帯電電位とを異なる電位
とし、この電位差を利用して帯電ブラシ内部のトナーを
像担持体の表面に移動、即ち吐き出させるものである。
なお、このとき像担持体表面に吐き出されたトナーは、
帯電ブラシの下流側に配置されている現像装置で回収さ
れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、帯電ブ
ラシなどの接触帯電部材は、帯電部材の穂先が像担持体
との接触により劣化するほか、穂先のグルーピングによ
る接触抵抗の増大や、低湿度環境においてはトナーの静
電吸着力が上昇して接触帯電部材内部のトナーを像担持
体表面に移動させる吐き出し作用が低下するなどのた
め、接触帯電部材の内部に吸着されたトナーが蓄積され
てゆき、帯電性能が低下して画像欠陥が発生するなどの
不都合が発生する。

【００１１】この発明は、接触帯電部材の内部に蓄積さ
れたトナーの吐き出し能力を向上させて接触帯電部材の
内部に蓄積されるトナーの量を極力少なくし、画像欠陥
が発生することのない画像形成装置を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、請求項１の発明は、像担持体と、前記像
担持体に接触して電荷を印加する接触帯電手段と、前記
像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前
記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像して画
像を形成すると共に像担持体上の残留現像剤を回収する
現像手段と、前記接触帯電手段に電荷を印加する電荷印
加手段とからなり、前記電荷印加手段は切換手段を備
え、前記接触帯電手段に電荷を印加するための直流電圧
と振動電圧とを重畳した第１の出力と、前記接触帯電手
段に吸着された現像剤を前記像担持体に向けて放出する
ために前記振動電圧のピーク値よりも高い直流電圧を出
力する第２の出力とを切換え出力可能なことを特徴とす
る。

【００１３】そして、前記接触帯電手段は、帯電ブラ
シ、帯電ローラ、帯電フイルム、又は帯電ブレードのい
ずれでもよい。

【００１４】また、前記電荷印加手段は、前記接触帯電
手段に吸着された現像剤を像担持体に向けて放出する清
掃期間に切換手段を作動させ、前記第１の出力を第２の
出力に切換えて出力するものである。

【００１５】そして、前記電荷印加手段から出力される
前記第２の出力は、前記振動電圧のピーク値よりも５０
Ｖ乃至１００Ｖ高い直流電圧とするとよい。

【００１６】また、前記振動電圧は、交流電圧、パルス
状電圧、矩形波電圧のいずれかであつてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。以下説明する実施の形態は、この発明に係る帯
電同時クリーニング方式の接触帯電手段であるブラシ帯
電装置を、画像形成装置の１つであるレーザビームプリ
ンタに適用した例である。

【００１８】図１は、帯電同時クリーニング方式のブラ
シ帯電装置を適用したレーザビームプリンタの構成の概
略を示す断面図、図２はそのブラシ帯電装置の動作を説
明するためにブラシ帯電装置付近を拡大して示した断面
図である。

【００１９】図１及び図２において、レーザビームプリ
ンタ１０の本体の略中央部分には、像担持体である感光
体１１が矢印方向に回転自在に配置されている。感光体
１１の周囲には、その回転方向に沿つて電荷印加手段で
ある帯電ブラシ１２、現像装置１３、転写装置１４、分
離装置１５が順次配置されている。

【００２０】また、感光体１１の下方には記録紙Ｐを感
光体１１に向けて給紙する給紙装置１６が配置され、分
離装置１５で分離した記録紙Ｐが搬送される搬送方向下
流側には、定着装置１７、及び排紙トレイ１８が配置さ
れている。

【００２１】感光体１１の斜め上側にはレーザ装置２０
が配置されており、画像情報により変調されたレーザビ
ームを感光体１１の表面に投射するように構成されてい
る。２０ａは投射されるレーザビームを示す。

【００２２】接触帯電手段である帯電ブラシ１２につい
て説明する。帯電ブラシ１２の回転軸は感光体１１の回
転軸に平行で、且つ感光体１１から所定の距離だけ離れ
た位置にあり、帯電ブラシ１２の穂先が感光体１１の表
面に軸方向に沿つて摺接するように配置されている。帯
電ブラシ１２は、感光体１１の回転方向と同一方向に回
転するもので、感光体１１の表面の線速度の３倍以上の
線速度で回転するように構成されている。

【００２３】帯電ブラシ１２を構成する繊維には、例え
ばビスコスレーヨン等の導電性の繊維で、繊維の太さ
は、例えば３００デニールのものが使用される。

【００２４】帯電ブラシ１２には、画像形成動作を実行
するに必要とされる感光体１１の表面を所定の電位に帯
電させるため、及び帯電ブラシ１２に吸着されたトナー
の吐き出し処理を行うため、電荷印加手段である高圧電
源１９から切換装置１９ａを経て所定の電圧が印加され
る。

【００２５】即ち、画像形成動作を実行するときは、必
要とされる感光体１１の表面を所定の電位に帯電させる
ため、帯電ブラシ１２には、高圧電源１９から所定の周
波数の振動電圧が図示しない接触板を介して供給され、
感光体１１の表面は所定の電位に帯電される。

【００２６】例えば、高圧電源１９から−３５０Ｖの直
流電圧に周波数５０Ｈｚ、最大値が−９５０Ｖ、デュー
テイ比５０％の矩形波を重畳して得られた、ピーク値Ｖ
HI＝−１３００Ｖ、ＶLO＝−３５０Ｖの振動電圧が出力
（第１の出力）され、帯電ブラシ１２に印加される。こ
のとき、感光体１１の表面電位は−８５０Ｖに設定され
る。

【００２７】なお、ここでは、高圧電源１９から帯電ブ
ラシ１２に供給される振動電圧として、直流電圧に矩形
波を重畳した振動電圧で説明したが、直流電圧に重畳す
る電圧は矩形波に限られるものではなく矩形波のほか、
交流電圧、パルス電圧その他の波形の電圧でもよい。

【００２８】また、帯電ブラシ１２に吸着されたトナー
の吐き出し処理を行うときは、高圧電源１９から前記振
動電圧のピーク値よりも高電圧（絶対値）の直流電圧Ｖ
DC、例えばＶDC＝−１４００Ｖの直流電圧が出力（第２
の出力）され、帯電ブラシ１２に印加される。これにつ
いては、更に後で説明する。

【００２９】トナーの吐き出し処理は、現像・転写処理
の行われていない非画像形成期間に実行される。例え
ば、電源スイツチの投入後で画像形成動作の開始前、記
録紙ジャムや通信障害の復旧後、１枚目の記録紙への画
像形成前、連続して複数枚の記録紙へ画像形成を行う時
の１つの画像形成動作終了から次の画像形成動作の開始
前までの中間期間、画像形成動作の終了後等である。

【００３０】図示しないレーザプリンタの動作シーケン
スを制御する制御回路では、画像形成動作の実行期間か
非画像形成期間を判断して切換装置１９ａを切換操作
し、画像形成動作の実行期間であれば高圧電源１９から
前記したピーク値ＶHIの振動電圧（第１の出力）を帯電
ブラシ１２に印加し、非画像形成期間であれば高圧電源
１９から前記振動電圧のピーク値ＶHIよりも高電圧の直
流電圧ＶDC（第２の出力）を帯電ブラシ１２に印加する
ように制御する。

【００３１】次に、レーザビームプリンタ１０の動作の
概略を説明する。電源が投入されると、図示しないメイ
ンモータにより感光体１１及び帯電ブラシ１２は所定の
回転速度で回転を開始する。画像形成動作の場合は、前
記したように高圧電源１９から所定の周波数の振動電圧
（第１の出力）が帯電ブラシ１２に供給され、感光体１
１は所定の電位に帯電される。

【００３２】レーザ装置２０から画像情報により変調さ
れたレーザビームが感光体１１の表面に投射され、感光
体１１の表面に画像の静電潜像が形成される。形成され
た静電潜像は、感光体１１の回転により現像装置１３の
位置に来ると現像装置１３の現像ローラ１３ａに接触
し、トナーにより現像されて顕像化されてトナー像が形
成される。

【００３３】一方、給紙装置１６からは感光体１１の上
に形成されたトナー像が転写装置１４の位置に来るタイ
ミングで記録紙Ｐが給紙され、感光体１１の上のトナー
像は記録紙Ｐに転写される。トナー像が転写された記録
紙Ｐは、分離装置１５において感光体１１から分離さ
れ、さらに定着装置１７に搬送され、ここで記録紙Ｐ上
のトナー像は定着処理され、排紙トレイ１８に排出され
る。

【００３４】転写処理において、記録紙Ｐに転写されず
に感光体１１の上に残された残留トナーは、感光体１１
の回転により帯電ブラシ１２の下に来ると、帯電ブラシ
との接触により帯電ブラシ１２に吸着されて回収され、
感光体表面の残留トナーは清掃される。

【００３５】即ち、この段階では、露光により感光体の
表面電位が低下しているために、感光体上の残留トナー
の帯電電位も低下し、帯電ブラシの電位の方が残留トナ
ーの電位よりも高くなるため、感光体表面の残留トナー
は帯電ブラシ１２に吸着され、その内部に取り込まれる
のである。

【００３６】図２において、Ｔ1 は感光体１１の上に残
された残留トナー、Ｔ2 は帯電ブラシ１２に吸着された
トナー、Ｔ3 は以下説明する吐き出し処理により帯電ブ
ラシ１２から感光体１１の表面に吐き出されたトナーを
示す。なお、感光体１１の表面に吐き出されたトナーＴ
3 は現像装置１３に回収される。

【００３７】しかしながら、帯電ブラシ１２にトナーが
吸着されたまま、繰り返し画像形成処理を行うと、帯電
ブラシ１２の内部には次第にトナーが滞積して、感光体
１１へ電荷を付与する帯電性能が低下したり、記録紙に
は地肌カブリが発生するようになる。

【００３８】そこで、帯電ブラシ１２の内部に滞積した
トナーを取り除くための吐き出し処理を行う。以下、吐
き出し処理について説明する。

【００３９】吐き出し処理は、帯電ブラシ１２の内部に
滞積したトナーを、感光体表面に移動、即ち吐き出さ
せ、帯電ブラシ１２の下流側に配置された現像装置１３
に回収させる処理を行うものである。前記したとおり、
この処理は、現像・転写処理の行われていない非画像形
成期間に実行される。

【００４０】吐き出し処理は、画像形成動作の場合に感
光体１１を帯電させるために帯電ブラシ１２に印加され
る振動電圧のピーク値（絶対値）よりも、更に高電圧の
直流電圧（絶対値）を供給する。例えば、画像形成動作
の場合に感光体１１を帯電させる場合は、先に述べた通
り、ピーク値ＶHI＝−１３００Ｖの振動電圧を印加して
いるが、吐き出し処理の時は、これよりも更に高電圧の
ＶDC＝−１４００Ｖの直流電圧を印加する。

【００４１】なお、以上の例では、画像形成動作の場合
に帯電ブラシ１２に印加するピーク電圧ＶHI（上記の例
では−１３００Ｖ）と吐き出し処理の帯電ブラシ１２に
印加する直流電圧ＶDC（上記の例では−１４００Ｖ）と
の電位差は１００Ｖとして説明したが、この電位差は必
ずしも１００Ｖでなくともよく、実験によれば５０Ｖ乃
至１００Ｖの電位差があれば十分に吐き出し処理が実行
される。

【００４２】図３は、吐き出し処理における帯電ブラシ
１２へ供給される電圧を説明する図である。即ち、図３
の（ａ）は、電源スイツチの投入後で画像形成動作の開
始前の非画像形成期間に吐き出し処理を実行するときの
帯電ブラシ１２へ供給される電圧を示すもので、感光体
１１の表面電位−８５０Ｖ（画像形成動作の場合に帯電
ブラシ１２に印加するピーク値ＶHI＝−１３００Ｖ、Ｖ
LO＝−３５０Ｖの振動電圧により得られる表面電位）よ
りも更に高電圧のＶDC＝−１４００Ｖの直流電圧（第２
の出力）を供給している。

【００４３】また、図３の（ｂ）は、連続して複数枚の
記録紙へ画像形成を行う時の１つの画像形成動作終了か
ら次の画像形成動作の開始前までの非画像形成期間に、
吐き出し処理を実行するときの帯電ブラシ１２へ供給さ
れる電圧を示すもので、画像形成動作のためにはピーク
値ＶHI＝−１３００Ｖ、ＶLO＝−３５０Ｖの振動電圧
（第１の出力）を供給して感光体１１の表面電位を−８
５０Ｖに設定し、吐き出し処理を行う時は、ピーク値Ｖ
HI＝−１３００Ｖよりも１００Ｖ（絶対値）高いＶDC＝
−１４００Ｖの直流電圧（第２の出力）に切換えて供給
している。

【００４４】さらに、図３の（ｃ）は、画像形成動作の
終了後の非画像形成期間に、吐き出し処理を実行すると
きの帯電ブラシ１２へ供給される電圧を示すもので、画
像形成動作のために供給したピーク値ＶHI＝−１３００
Ｖ、ＶLO＝−３５０Ｖの振動電圧（第１の出力）を、吐
き出し処理のためにピーク値ＶHI＝−１３００Ｖよりも
１００Ｖ（絶対値）高いＶDC＝−１４００Ｖの直流電圧
（第２の出力）に切換えて供給している。

【００４５】ピーク値ＶHI＝−１３００Ｖよりも１００
Ｖ（絶対値）高いＶDC＝−１４００Ｖの直流電圧（第２
の出力）が帯電ブラシ１２に供給されると、帯電ブラシ
１２に吸着され内部に取り込まれていたトナーは、感光
体１１の表面電位（−８５０Ｖ）と帯電ブラシ１２の電
位（−１４００Ｖ）との電位差により、感光体１１の表
面に吐き出される。

【００４６】なお、図３の（ａ）（ｂ）（ｃ）におい
て、非画像形成期間の部分に表示されている矢印とその
先端のマイナス記号は、帯電ブラシ１２に吸着され、そ
の内部に取り込まれていたトナーが、帯電ブラシ１２の
電位−１４００Ｖと感光体１１の表面電位−８５０Ｖと
の電位差により、感光体表面に吐き出されることを図示
したものである。

【００４７】帯電ブラシ１２の電位が高過ぎると、感光
体１１の表面電位が高くなり過ぎ、トナーの感光体に対
する所謂カブリマージンが小さくなつて、記録紙に地肌
カブリ（記録紙の地肌が薄黒くなる現象）が発生する可
能性がある。

【００４８】図４は、画像形成期間に帯電ブラシ１２に
印加される振動電圧（第１の出力）のピーク値ＶHIと非
画像形成期間に帯電ブラシ１２に印加される直流電圧Ｖ
DC（第２の出力）との電位差と、トナーの吐き出し効率
の関係を実験した結果の一例を示す図で、横軸には感光
体に供給する前記ピーク値ＶHIからの電位差を示し、縦
軸にはトナーの吐き出し効率を％で示したものである。

【００４９】吐き出し効率は電位差が小さくとも大きく
とも低下し、電位差が小さいときはトナーが十分に吐き
出されず、帯電ブラシの寿命が短くなる。また、電位差
が大きいときは記録紙に地肌カブリが発生することを示
している。

【００５０】実用上は、感光体１１に供給される高圧側
ピーク電圧ＶHIよりも５０Ｖ乃至１００Ｖ（絶対値）高
い直流電圧ＶDCが適当で、このときのトナー吐き出し効
率は３０％を越えることを示している。

【００５１】帯電ブラシの耐久性に関して低湿度環境に
おいて動作実験を行つた結果、この実施の形態のもので
は記録紙枚数１００００枚までは帯電性能の低下による
画像欠陥は発生しなかつた。これに対し、従来品では記
録紙枚数８０００枚で帯電性能の低下による画像欠陥が
顕著に見られた。

【００５２】上記実施の形態の説明においては、帯電同
時クリーニング方式の帯電装置としてブラシ帯電装置を
例に説明したが、この帯電同時クリーニング方式の帯電
装置は、ブラシ帯電装置ばかりでなく、ローラ型の帯電
装置、ブレード型の帯電装置、フイルム型の帯電装置に
も適用することができるもので、上記した実施の形態の
構成に限定されるものではない。

【００５３】上記実施の形態の説明においては、感光体
の電位や帯電ブラシの電位として負の電位の場合につい
て説明したが、感光体の電位や帯電ブラシの電位の正負
は装置の設計において適宜決定されるものであり、上記
の実施の形態の説明に限定されるものではない。

【００５４】また、この発明の画像形成装置の帯電同時
クリーニング方式の帯電装置は、実施の形態で説明した
レーザビームプリンタばかりでなく、複写装置、ファク
シミリ装置、その他の電子写真方式の画像形成装置にも
適用できるものであることは言うまでもない。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したとおり、請求項１の発明の
画像形成装置では、その帯電同時クリーニング方式の接
触帯電手段に吸着されたトナーや異物の排出に際し、画
像形成動作の実行期間に像担持体の表面を所定の電位に
帯電させるために必要とされる振動電圧のピーク値より
も更に高電圧の直流電圧を帯電手段に印加し、像担持体
と帯電手段との電位差、即ち電界強度を高めるものであ
る。

【００５６】これにより、帯電ブラシなどの接触帯電手
段の穂先の像担持体との接触による劣化や穂先のグルー
ピングによる接触抵抗の増大、低湿度環境におけるトナ
ーの静電吸着力の上昇に伴う接触帯電手段内部のトナー
を像担持体表面に移動させる吐き出し作用の低下等によ
る吐き出し作用の低下を防ぎ、接触帯電手段に吸着して
蓄積されるトナーや異物を効率よく像担持体表面に吐き
出すことができ、画像欠陥が発生することのない画像形
成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】帯電同時クリーニング方式のブラシ帯電装置を
適用したレーザビームプリンタの構成の概略を示す断面
図

【図２】ブラシ帯電装置付近を拡大して示した断面図。

【図３】吐き出し処理における帯電ブラシへ供給される
電圧を説明する図。

【図４】画像形成期間に帯電ブラシに印加される振動電
圧（第１の出力）ピーク値ＶHIと非画像形成期間に帯電
ブラシ１２に印加される直流電圧ＶDC（第２の出力）と
の電位差とトナーの吐き出し効率の関係についての実験
結果の一例を示す図。

【符号の説明】

１０ レーザビームプリンタ １１ 感光体（像担持体） １２ 帯電ブラシ（帯電手段） １３ 現像装置 １４ 転写装置 １５ 分離装置 １６ 給紙装置 １７ 定着装置 １８ 排紙トレイ １９ 高圧電源（電荷印加手段） １９ａ 切換装置 ２０ レーザ装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、前記像担持体に接触して電
   荷を印加する接触帯電手段と、 前記像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段
   と、 前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像して
   画像を形成すると共に像担持体上の残留現像剤を回収す
   る現像手段と、 前記帯電手段に電荷を印加する電荷印加手段とからな
   り、 前記電荷印加手段は切換手段を備え、前記接触帯電手段
   に電荷を印加するための直流電圧と振動電圧とを重畳し
   た第１の出力と、前記接触帯電手段に吸着された現像剤
   を前記像担持体に向けて放出するために前記振動電圧の
   ピーク値よりも高い直流電圧を出力する第２の出力とを
   切換え出力可能なことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記接触帯電手段は、帯電ブラシ、帯電
   ローラ、帯電フイルム、又は帯電ブレードのいずれかで
   あることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記電荷印加手段は、前記接触帯電手段
   に吸着された現像剤を像担持体に向けて放出する清掃期
   間に切換手段を作動させ、前記第１の出力を第２の出力
   に切換えて出力することを特徴とする請求項１記載の画
   像形成装置。
4. 【請求項４】 前記電荷印加手段から出力される前記第
   ２の出力は、前記振動電圧のピーク値よりも５０Ｖ乃至
   １００Ｖ高い直流電圧であることを特徴とする請求項１
   記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記振動電圧は、交流電圧、パルス状電
   圧、矩形波電圧のいずれかであることを特徴とする請求
   項１記載の画像形成装置。