JP2005234439A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で、像流れを回避し、また帯電ローラの永久歪を回復し、更には感光体表面に滲み出した帯電ローラ材料中の低分子物質を除去して感光体表面の汚染による画像不良の発生を回避することが可能な、画像形成装置を提供する。
【解決手段】 感光体の表面に接触してその感光体表面を帯電させる帯電ローラを有する画像形成装置において、前記感光体が停止した状態で前記帯電ローラを前記感光体に接触させたまま回転させる機能を設けた構成とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものであり、更に詳しくは、感光体に帯電ローラを接触させて帯電する接触式帯電装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来より、このような電子写真方式を用いた、複写機，プリンタ等の画像形成装置においては、感光体表面を一様に全面帯電するための帯電装置として、感光体に対し非接触のコロナ放電装置が広く用いられている。しかし、コロナ放電装置は、感光体表面を或る一定の電位で均一に帯電する手段としては有効であるが、高圧電源を必要とするためオゾンが発生し、これが多くなれば人体に悪影響を及ぼすという不具合があった。

そこで最近は、感光体に帯電ローラを接触させて帯電する接触式帯電装置が提案され、製品化されている。このような接触式帯電装置は、所要電圧が低くて済むので、発生するオゾン量が極めて少ないという利点がある。また、接触式帯電装置は、コロナ放電装置と比較して低コストであり、また省スペース化が図れるという利点もある。

ところが、このような接触式帯電装置においては、帯電ローラが感光体に常時圧接されているために、感光体と帯電ローラを停止状態で放置すると、
（１）ニップ部で帯電ローラの表面から帯電ローラに含有される低分子物質が染み出し感 光体に付着する。
（２）長時間圧接すると帯電ローラに永久歪が残り、帯電ムラが生じる。
（３）感光体としてアモルファスシリコン感光体を用いた場合、帯電ローラを用いた接触 帯電においても、若干コロナ放電が生じるため、帯電生成物が生じ、ニップ部近傍 に残留した帯電生成物が感光体表面に付着し、高湿下においては潜像ボケ（像流れ ）を発生させる。
という問題があった。

そこで、このような問題点を解決するものが特許文献１に開示されている。これは、装置の出荷前等のように長期に渡って装置が使用されない場合に、帯電部材（帯電ローラ）と被帯電体面（感光体）とを非圧接の状態に保持するための圧接解除手段を設けることにより、圧接による被帯電体面の汚染及び帯電部材の変形や劣化を防止するものである。

また、装置の使用中において、帯電手段（帯電ローラ）と像担持体（感光体）との当接圧力を低減する「画像形成装置」が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。これは、帯電中は帯電手段を像担持体に当接させ、帯電中以外は帯電手段と像担持体とを非接触状態とするか、或いは帯電中より小さな圧力で接触状態とするものであり、装置の使用中においても帯電手段の変形や劣化を防止している。
特開平２−３９１６９号公報 特開平３−４８８７０号公報

しかしながら、上記各特許文献に記載の構成では、
（１）帯電ローラを像担持体から離間させ、或いは当接圧力を可変とするシステムは、構 造的に複雑となり、コストがかかる。
（２）帯電ローラを離間させ、或いは当接圧力を可変としても、帯電生成物は帯電ローラ のニップ部近傍に存在するので、帯電生成物の部分の像流れは防止できない。
等の問題点が未解決のままとなっている。

特に近年、電子写真法，静電印刷法による複写機やプリンタ等の市場においては、印刷の高速化や機械の高耐久化が著しく進んでいる。そして、機械の高耐久化に伴い、感光体としてアモルファスシリコンを用いたものが多く製品化されている。ところが、感光体としてアモルファスシリコン感光体を用いる場合、克服しなければならない問題点として像流れがある。像流れは、帯電部で発生する帯電生成物が感光体表面に付着すると、それが空気中の水分子と結合し、感光体表面方向の抵抗値が下がることにより潜像がぼけることで生じるものである。

このような像流れは、帯電システムをコロナ放電方式から接触ローラ方式にすることによって帯電生成物（窒素酸化物等）が減少するので、これにより低減されると考えられてきた。しかし、例えば前回のプリントから長時間放置した後に、高湿下でプリントする場合に像流れが生じるという不具合は払拭されていない。また通常、アモルファスシリコン感光体においては、像流れ対策として内部にヒータを設けているが、近年は省エネ化が進んでおり、ヒータレスシステムが主流になりつつある。ヒータレスシステムにおいては、帯電ローラ直下部の像流れはより顕著なものとなる。

本発明は、以上のような問題点に鑑み、簡単な構成で、像流れを回避し、また帯電ローラの永久歪を回復し、更には感光体表面に滲み出した帯電ローラ材料中の低分子物質を除去して感光体表面の汚染による画像不良の発生を回避することが可能な、画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、感光体の表面に接触してその感光体表面を帯電させる帯電ローラを有する画像形成装置において、前記感光体が停止した状態で前記帯電ローラを前記感光体に接触させたまま回転させる機能を設けたことを特徴とする。

また、装置周囲の湿度に基づいて前記帯電ローラを回転させる時間を決定することを特徴とする。
また、前記感光体は、アモルファスシリコン感光体であることを特徴とする。また、前記帯電ローラの回転中に、その帯電ローラに使用トナーと同極性の電圧を印加することを特徴とする。

本発明によれば、帯電ローラが感光体に接触するタイプの画像形成装置において、感光体が停止した状態で帯電ローラを感光体に接触させたまま回転させるという簡単な構成で、帯電生成物を取り除くことができ、それによって像流れを回避し、また帯電ローラの永久歪を回復し、更には感光体表面に滲み出した帯電ローラ材料中の低分子物質を除去して帯電ローラの感光体への貼り付きを防止することができる。

また、装置周囲の湿度に基づいて帯電ローラを回転させる時間を決定することにより、像流れを十分に解消しつつ動作時間の無駄な消費をなくすことができる。

また、感光体にアモルファスシリコンを使用することにより、耐久性を維持しつつ帯電生成物を除去することのメリットを生かすことができる。

また、帯電ローラの回転中に、帯電ローラに使用トナーと同極性の電圧を印加することにより、帯電ローラ上のトナー等を感光体表面に返すことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用される画像形成装置の概略構造を模式的に示す図である。同図において、１は例えば感光体としてアモルファスシリコンを用いた感光体ドラムである。感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って、主帯電器としての帯電ローラ２，露光器３，現像手段としての現像器４，転写手段としての転写ローラ５，摺擦ローラ７，クリーニングブレード６，及び除電器８が設けられている。

図２に帯電ローラの構造を示す。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の外周に接触しつつ、感光体ドラム１の周面を所定の極性，電位に一様に帯電処理するようになっている。また帯電ローラ２は、中心芯金２ｄと、中心芯金２ｄの外周に形成されたゴム層２ｃ、及びゴム層２ｃの外周に順次形成された２層の抵抗層２ｂ，２ａ等で構成されている。なお、この場合、抵抗層２ａは抵抗層２ｂに比して薄く形成されている。

中心芯金２ｄの両端部はゴム層２ｃから突出しており、この両端部には、図示しない押圧機構が配設されており、画像形成時にはこの押圧機構によって帯電ローラ２が感光体ドラム１に所定の押圧力で圧接されつつ、回転するようになっている。

本発明において、アモルファスシリコンより成る感光体ドラム１としては、図３に示すように、導電性基体１２上にアモルファスシリコンの感光層２０を有する構造となっているが、この感光層２０は、キャリヤ阻止層１１と、アモルファスシリコン系の光導電層１０、及び表面保護層９からなっていることが好ましい。

上記感光層２０の内、光導電層１０を形成する材料は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）であれば特に限定されるものではなく、好ましい材料として、ａ−Ｓｉ，ａ−ＳｉＣ，ａ−ＳｉＯ，ａ−ＳｉＯＮ等を例示することができる。これらの材料中、ａ−ＳｉＣ（アモルファスシリコンカーバイド）が特に高抵抗であり、より優れた帯電能力，耐磨耗性，耐環境性が得られることより、感光層材料として好適である。

上述したアモルファスシリコン系の感光体ドラム１は、帯電ローラ２によって、正極性に均一に帯電される。帯電後に露光器３により、所定の画像情報に基づいて、レーザ光等の光を照射することにより画像露光が行われる。この光照射により、光が照射された部分の電位が低下し、静電潜像が形成される。感光体ドラム１表面に形成された静電潜像は、現像器４によって現像され、感光体ドラム１表面にトナー像が形成される。現像器４による現像は、正規現像方式で行っても良いし、反転現像方式で行っても良い。反転現像方式で現像を行う場合には、前記画像露光による光照射部が画像部となり、光が照射されない部分が画像のバックグラウンド部となる。また正規現像では、この逆のパターンとなる。

現像に使用される現像剤としては、非磁性トナー或いは磁性粉が樹脂中に分散された磁性トナーから成る一成分系現像剤や、非磁性或いは磁性のトナーと磁性キャリヤ（例えば鉄粉やフェライト）とから成る二成分系現像剤が使用され、公知の現像器４によって現像剤を感光体ドラム１表面に供給することにより、反転現像ではプラス帯電したトナーが、また正規現像ではマイナス帯電したトナーが、静電潜像形成部に付着することにより現像が行われ、トナー像が形成される。

上記のようにして形成されたトナー像は、転写バイアスが印加された転写ローラ５により、感光体ドラム１と転写ローラ５との間を通過する用紙に転写される。即ち、転写バイアスにより感光体ドラム１と転写ローラ５との間に形成される電界によって、トナー像が感光体ドラム１表面から用紙の表面に移行する。従って、トナー像の帯電極性がプラスの場合（反転現像の場合）には、転写ローラ５にはマイナスの転写バイアスが印加され、トナー像の帯電極性がマイナスの場合（正規現像の場合）には、プラスの転写バイアスが転写ローラ５に印加される。

上記の転写ローラ５による、トナー像の用紙への転写が行われた後、転写トナー像を有する用紙は、図示されていない定着装置に導入され、熱及び圧力によってトナー像が用紙表面に定着された後に、装置外に排出される。一方、転写ローラ５による転写終了後において、感光体ドラム１は摺擦ローラ７と摩擦接触する。この摺擦ローラ７は、感光体ドラム１に対して摺擦回転することで、その摩擦接触によって感光体ドラム１表面に付着した帯電生成物等を除去可能である。従って、かかる摺擦ローラ７としては、感光体ドラム１との間に十分なニップ幅（接触幅）を確保するために、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン・モノマー）等のゴムローラを用いることが好ましい。

感光体ドラム１が上記摺擦ローラ７と接触した後には、クリーニングブレード６によって感光体ドラム１表面に残存するトナーが除去され、さらに除電器８によって残存電荷が除去される。クリーニングブレード６としては、通常、ポリウレタン等から成るゴムブレードが感光体ドラム１表面に圧接して使用されるが、必要に応じて、ファーブラシ等が使用されることもある。また、除電器８としてはＬＥＤ等が使用され、光照射により除電が行われるが、帯電ローラやコロナ帯電器等が使用されることもある。

なお、摺擦ローラ７は金属製のシャフトと上述したような弾性部材とから成り、金属シャフトの両端部にバネなどの加圧手段を設けて感光体ドラム１に圧接されている。また摺擦ローラ７は導電性材料から成り、電圧が印加されて転写残留トナーを一定量保持し、常に感光体ドラム１表面を効率よく、均一に研磨できる構成となっている。なお、この研磨を良好に行うために、現像に用いるトナーに研磨効果のある酸化チタン等を１〜３％程度外添処理することが好ましい。

この画像形成装置において、本実施形態では、高湿下の電源立ち上げ時に、周囲環境の湿度情報に基づいて、感光体ドラムを停止させた状態のままで、帯電ローラのみを所定時間回転させ、ローラリフレッシュ（帯電ローラに付着したトナー等を取り除き、帯電ローラの永久歪を回復し、感光体ドラムに付着した帯電生成物等を取り除くこと）を行う構成としている。

図７は、本発明の実施例１に係る画像形成装置の、制御系の構成を示すブロック図である。同図において、５１は例えばマイクロコンピュータで構成される制御部、５２は図示しない定着器内部に設けられ定着温度を計測する定着温度センサー、５３は装置周囲の湿度を計測する湿度センサーである。また、５４は帯電ローラ２を回転させるモータ、５５は帯電ローラ２に電圧を印加する電圧供給回路、５６は転写ローラ５に転写バイアスを印加する転写バイアス供給回路である。

この制御系では、定着温度センサー５２及び湿度センサー５３による計測値に基づき、制御部５１が、モータ５４を駆動して帯電ローラ２を回転させ、電圧供給回路５５により帯電ローラ２に電圧を印加し、また転写バイアス供給回路５６により転写ローラ５に転写バイアスを印加する制御を行う構成となっている。この制御系による具体的な制御内容を以下に説明する。

図４は、本発明の実施例１に係る画像形成装置の、電源立ち上げ時のフローチャートである。同図に示すように、まず電源ＯＮ後、ステップＳ５において、制御部５１は定着温度センサー５２の計測値より、定着温度が８０℃以上であるか否かを判定する。そして、定着温度が８０℃以上でなければステップＳ１０に移行する。これは、定着温度が低いときにのみ、装置を長時間（例えば３時間以上）放置後に電源ＯＮされたものとみなし、ローラリフレッシュを行うためである。

次に、ステップＳ１０において、制御部５１は湿度センサー５３の計測値より、湿度が６５％以上であるか否かを判定する。そして、湿度が６５％以上であればステップＳ１５に移行する。この場合、湿度が高ければ高いほど像流れの程度がひどくなるため、湿度の計測値に基づいてリフレッシュ時間を決定する。続いて、ステップＳ１５においてローラリフレッシュを開始する。最後に、ステップＳ２０に移行し、画像形成可能状態となる。なお、ステップＳ５において定着温度が８０℃以上であれば、またステップＳ１０において湿度が６５％以上でなければ、ステップＳ２０に移行し、画像形成可能状態となる。

図５は、ローラリフレッシュ時のタイミングチャートである。同図に示すように、感光体ドラム１を回転駆動しない状態（停止状態）及び現像バイアスを印加しない状態で、帯電ローラ２の回転を行う。これは、上記モータ５４により、帯電ローラ２を停止している感光体ドラム１に接触させたまま回転させるものである。このとき、上記電圧供給手段５５により帯電ローラ２に電圧を印加しつつこれを回転させても良いし、電圧を印加せずに回転させても良い。

なお、本実施例では、帯電ローラ２には使用トナーと同極性の電圧を印加する（本実施例では＋８００Ｖ）。これは、帯電ローラ２表面に付着したトナー等を感光体ドラム１表面に移行させて帯電ローラ表面の清掃を行うためである。またこのとき、上記転写バイアス供給回路５６により転写バイアスが転写ローラ５に印加されるが、この転写バイアスも使用トナーと同極性（本実施例では＋）とする。これは、トナー等が感光体ドラム１から転写ローラ５へと移動しないようにして、転写ローラ５の汚染を防止するためである。

また、ローラリフレッシュを行う時間（リフレッシュ時間）については、本実施例においては湿度をＹ％ＲＨ（相対湿度）としたとき、Ｙ／２秒を基準として設定する。これは、Ｙ／２秒に対して短すぎると像流れが十分解消されず、またＹ／２秒に対して長すぎると不必要な回転が行われて装置の起動時間を無駄に費やしてしまうからである。なお、各湿度におけるリフレッシュ時間の一例と像流れとの関係を図６に示しておく。

これによれば、概ねＹ／２秒を基準としたリフレッシュ時間により、像流れの有無が決まってくることが分かる。具体的には、例えば湿度６０％のとき、基準のリフレッシュ時間は３０秒となり、これより短い２５秒では像流れが生じ、長い３５秒では像流れが生じない。このことは、湿度７０％以降の場合についても同様である。但し、湿度５０％のときは、リフレッシュ時間に関係なく像流れは生じない。

加えて、帯電ローラ２のニップ部前後の感光体ドラム１表面にも帯電生成物等が付着し、これが残留して悪影響を及ぼすといった恐れを回避するため、そのニップ部前後にも帯電ローラ２を移動し回転させて、ローラリフレッシュを行う構成としても良い。具体的には、ニップ部で帯電ローラ２を回転させた後、そのニップ部前後の狭い範囲内で感光体ドラム１を前進及び後退方向に±αだけ回転させ、それぞれの位置にて帯電ローラ２を回転させる構成としても良い。

或いは、感光体ドラム１を逆回転させなくても良いように、１周−α，１周，１周＋αと３回移動させて、それぞれの位置にて帯電ローラ２を回転させる構成としても良い。但し、何れの方法にせよ、ニップ部前後で帯電ローラ２が回転して感光体ドラム１と摺擦する領域は、そのニップ部に連設されていることが必要である。

以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、湿度センサーにより周囲環境の湿度を検知した後に、感光体ドラムを停止した状態で帯電ローラを回転させることによって、ニップ部近傍に付着した帯電生成物を研磨により取り除くことができ、その結果としてニップ部に発生する像流れを短時間で効果的に回避することができる。このとき、研磨により取り除かれた帯電生成物が感光体ドラムに再び付着したとしても、上述したクリーニングブレード（クリーニングブレード６、図１参照）によって取り除かれるので問題はない。

また、装置を長時間放置することによって帯電ローラ材料中の低分子物質が滲み出し、感光体ドラムに付着したとしても、ローラリフレッシュによって効果的に取り除くことができ、帯電ローラ材料の感光体ドラムへの貼り付きを回避することができる。

さらに、装置を長時間放置することによって帯電ローラに永久歪が生じたとしても、ローラリフレッシュによって帯電ローラが回転するうちに、元の形状となるように帯電ローラが回復するので、永久歪による帯電ムラを回避することができる。

なお、上記実施例では、帯電ローラ２が感光体ドラム１の表面に常時接触しているタイプの画像形成装置について説明したが、本発明は前記特許文献１のように、装置の未使用時には帯電ローラを離間させるタイプの画像形成装置においても適用可能である。この場合には、画像形成に先立って帯電ローラを感光体ドラム表面に接触させ、その状態で感光体ドラムを停止したまま、帯電ローラを回転させる時間を設ければ良い。

なお、像流れ現象はアモルファスシリコン感光体以外でも発生する場合があるので、その場合にも本願発明を好適に適用できる。また本実施例で示したようなドラム状の感光体ドラムのみならずベルト状の感光体にも本願発明は適用可能であることは言うまでもない。

本発明が適用される画像形成装置の概略構造を模式的に示す図。 帯電ローラの構造を示す図。 感光体ドラムの層断面構造を模式的に示す図。 電源立ち上げ時のフローチャート。 ローラリフレッシュ時のタイミングチャート。 各湿度におけるリフレッシュ時間と像流れとの関係を示す図。 制御系の構成を示すブロック図。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光器
４ 現像器
５ 転写ローラ
６ クリーニングブレード
７ 摺擦ローラ
８ 除電器

Claims (4)

1. 感光体の表面に接触して該感光体表面を帯電させる帯電ローラを有する画像形成装置において、
   前記感光体が停止した状態で前記帯電ローラを前記感光体に接触させたまま回転させる機能を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 装置周囲の湿度に基づいて前記帯電ローラを回転させる時間を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記感光体は、アモルファスシリコン感光体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電ローラの回転中に、該帯電ローラに使用トナーと同極性の電圧を印加することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。

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