JP2007078904A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 コロナワイヤのクリーニング性能を向上させることにより、その寿命をも向上させることができる帯電装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】 静電潜像が形成される像担持体又は静電潜像を可視像化した後、転写材に転写させる転写部材を帯電させるコロナ放電ワイヤ１０と、このコロナ放電ワイヤ１０に電圧を印加する電圧印加電源と、コロナ放電ワイヤ１０表面を摺動して清掃する清掃部材１２とを備えた帯電装置を有する画像形成装置において、帯電装置は、コロナ放電ワイヤ１０を清掃する際、電圧印加電源によってコロナ放電ワイヤ１０に電圧を印加しながら清掃部材１２によって清掃するものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、像担持体や転写材等の被帯電体を帯電させるコロナ放電ワイヤと、このコロナ放電ワイヤを清掃する清掃部材とを備えた帯電装置を有する画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。

電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、像担持体表面の一様帯電、転写材への転写帯電又は除電分離等を行う帯電装置としてコロナ帯電装置が広く用いられている。コロナ帯電装置は、高電圧を印加したコロナ放電ワイヤ（以下、コロナワイヤともいう）と、このコロナワイヤに対向したシールド電極との間に発生する強い電界によって生じるコロナ放電現象で発生した電荷を利用して像担持体や転写材等の被帯電物を帯電又は除電させるものである。コロナ帯電装置は高電圧を使用するので、画像形成装置内部に存在する塵埃、浮遊トナー又はコロナ放電によって発生した生成物等の異物を静電誘引し、経時的にコロナワイヤ、ケ−シング、グリッド等に付着し、汚れや劣化を招き易いことが知られる。従って、コロナ帯電装置は、汚れがひどくなると、汚れの部分の放電効率が低下し、又は集中的な局所放電を生じて放電ムラが発生し、画像上の様々な不具合、例えば白スジ、黒スジ、記録濃度ムラ、記録濃度低下等を生じる。
このような不都合を防止するため、従来より、清掃用パッドをコロナワイヤ等に圧接、摺動させることによって、付着物を拭い取る方法が提案されている。清掃部材としては、フェルト、スポンジ等の弾性部材が一般的に用いられるが、これらの清掃部材では通常の付着物は除去できるものの、コロナワイヤに強固に固着した異物の除去には不十分である。従って、研磨材を含んだ清掃部材が使用される場合もある。

このような、清掃部材を備えたコロナ帯電装置又は画像形成装置に関する従来技術として、例えば、特許文献１には、 コロナ放電ワイヤのクリーニング機能を向上させ、かつコロナ放電ワイヤ及び清掃部材の耐久性を向上させることを目的として開発された画像形成装置であって、像担持体又はこの像担持体に形成される静電潜像を転写する転写部材を帯電するコロナ放電ワイヤと、前記コロナ放電ワイヤを清掃する清掃部材と、前記コロナ放電ワイヤに電圧を印加する定電流電源とを備える画像形成装置において、前記コロナ放電ワイヤを清掃するための、弾性に富むＡ清掃部材及び研磨材からなるＢ清掃部材；前記コロナ放電ワイヤの印加電圧の変動幅を検出する手段；および、前記変動幅が設定値を越えた場合に、前記Ｂ清掃部材により前記コロナ放電ワイヤの清掃を行ない、前記コロナ放電ワイヤの定期清掃は、前記Ａ清掃部材により行なう清掃制御手段；を備えた画像形成装置が開示されている。

また、特許文献２には、清掃部材によるチャージワイヤの清掃を、位置検出用センサを設けなくても確実に行なえるようにすることを目的として開発されたコロナ放電装置であって、コロナ放電を行なうためのチャージワイヤと、該チャージワイヤに沿って設けられたアースされた導体からなるケーシングと、該チャージワイヤに放電電圧を印加する電源と、前記チャージワイヤに沿ってその両端にある待機位置と折り返し位置との間を往復移動することにより該チャージワイヤを清掃する清掃部材と、該清掃部材を移動させるための駆動モータとを有するコロナ放電装置において、前記清掃部材の一部を導体で構成し、該清掃部材が前記待機位置又は折り返し位置に存在するときにはその導体部分が前記ケーシングと電気的に接続されず、それ以外の位置に存在するときには前記導体部分が前記ケーシングと電気的に接続されるように構成し、前記電源によって前記チャージワイヤに放電電圧が印加されている時に前記清掃部材の導体部分を通して前記ケーシングに流れるリーク電流を検出するリーク電流検出手段と、前記駆動モータの駆動時に前記リーク電流検出手段によるリーク電流の検出の有無によって前記清掃部材の移動方向の切り換えを行なう移動方向切換手段とを設けたコロナ放電装置が開示されている。
更に、特許文献３には、逆Ｕ字形の清掃部材ホルダの各脚に、研削材と研削材の両側に設けられたフェルト部材とでなる清掃部材が固着されたコロナ帯電装置が開示されている。前記清掃部材ホルダの中心、即ちこれらの清掃部材で挾まれる位置にコロナ放電ワイヤがあり、ホルダをコロナワイヤに沿って左右に移動させることにより、コロナワイヤに対して研削材とフェルト部材が摺動し、ワイヤ表面が清掃される。逆Ｕ字形の清掃部材ホルダの各脚の弾性（たわみ）及びそこに固着する清掃部材の厚みを調整することにより、研削材がコロナワイヤへ加える荷重と、フェルト部材がコロナワイヤへ加える荷重とを調整して研削材による研磨と、フェルト部材による拭いをバランスさせている。

特開平１１−０２４３５７号公報 特開平０７−２９５３４６号公報 特開平２−１１８５８６号公報

しかしながら、上記従来技術に開示された清掃装置において、クリーニング効果を向上させるためにコロナ放電ワイヤに対する清掃部材の圧接力を多少強くしても、ワイヤに強固に付着した汚れは取れないことがある。かかる場合、汚れが取れるのに十分な相当の圧接力をかけると、ワイヤに引っ張り力が極度に掛かってコロナワイヤが切断したり、清掃部材の駆動負荷が極度に増大して駆動源がその負荷に耐えられず、清掃動作不良を起こすという問題がある。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、コロナワイヤのクリーニング性能を向上させることにより、その寿命をも向上させることができる帯電装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体又は前記静電潜像を可視像化した後、転写材に転写させる転写部材を帯電させるコロナ放電ワイヤと、このコロナ放電ワイヤに電圧を印加する電圧印加電源と、前記コロナ放電ワイヤ表面を摺動して清掃する清掃部材とを備えた帯電装置を有する画像形成装置において、 前記帯電装置は、前記コロナ放電ワイヤを清掃する際、前記電圧印加電源によって前記コロナ放電ワイヤに電圧を印加しながら前記清掃部材によって清掃するものであることを特徴とする。
この場合において、前記清掃時の印加電圧の極性は、画像形成時における印加電圧の極性に対して逆極性であることが好ましい。
また、前記清掃部材表面の少なくとも一部は、繊維で形成されているものとすることができ、前記清掃部材表面の少なくとも一部は、金属で形成されているものとしてもよい。

本発明に係るプロセスカートリッジは、上述したいずれか一つの画像形成装置における前記帯電装置と、前記像坦持体とを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成したことを特徴とする。

本発明によれば、コロナワイヤの清掃時に、前記コロナワイヤに電圧を印加して放電させながら行うので、前記コロナワイヤが振動して清掃パッドとの摺動量が増大し、これによって、特別に摺動負荷を上げることなく清掃効率を高めることができる。

本発明の画像形成装置は、例えばベルト状の感光体１又はこの感光体１の表面に形成される静電潜像を転写する転写部材を帯電させるコロナワイヤ１０と、このコロナワイヤ１０を清掃する清掃パッド１２と、前記コロナワイヤ１０に電圧を印加する電圧印加電源１４とを備える帯電装置を有する画像形成装置１００において、前記コロナワイヤ１０を清掃するための清掃パッド１２及び前記コロナワイヤ１０の清掃モードにおいて、コロナワイヤへの清掃パッド１２の摺動と同時に、前記電圧印加電源１４によりコロナ放電ワイヤ１０に電圧を印加させる清掃制御手段と、を備えるものである。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置（電子写真装置）の概略構成を示す図である。図１において、この画像形成装置の画像形成部は、画像形成媒体として機能するベルト状の感光体１と、この感光体１の図中下方に隣接するように配置された帯電チャージャ２と、帯電した感光体ベルト１表面を露光して静電潜像を形成する露光装置３と、静電潜像を現像する現像器４（Ｂｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）と、感光体１表面を清掃するクリーニングブレード５と、感光体１に形成されたトナー像を一時的に転写して更に記録紙７に転写させる中間転写ベルト６とから主として構成されている。
ベルト状の感光体１表面を帯電チャージャ２で一様に帯電した後、露光装置３により出力すべき画像に対応したパターンで露光して感光体１の表面上に静電潜像を形成する。次いで、この静電潜像を現像装置４（Ｂｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）で現像することによってトナー像を形成し、このトナー像を中間転写ベルト６へ転写する。その後、中間転写ベルト６に転写した可視像を紙転写部８で、再度記録紙７に転写することによって記録紙転写画像が得られる。

図２（ａ）、（ｂ）は、帯電装置としての帯電チャージャ２の上方向から見た平面図である。図２（ａ）において、この帯電チャージャ２は、コロナワイヤ１０、シールド板１１及びコロナワイヤ１０を清掃する清掃装置とから主として構成されており、清掃装置は、清掃パッド１２と、この清掃パッド１２を支持する清掃パッドホルダ１３及び図示省略した清掃パッド駆動源、駆動伝達部材等から構成されている。
図２（ａ）に示したように、清掃パッドホルダ１３には、２つの清掃パッド１２が対向して支持されており、清掃パッドホルダ１３の回転によって２つの清掃パッド１２がコロナワイヤ１０を挟み込んだ状態となり、この状態でワイヤ全線表面を摺動することにより、その食い込み力でコロナワイヤ１０をクリーニングする。コロナワイヤ１０の清掃を行っていない状態のとき、清掃パッド１２は、図２（ｂ）のようにホームポジションに位置し、コロナワイヤ１０の挟み込みが解除されている。

図３は、清掃パッド１２の説明図である。図３において、清掃パッド１２ａ、１２ｂ及び１２ｃの３種類の清掃パッドが示されている。清掃パッド基材は、例えばフェルト、ゴム、スポンジ等の弾性に富む弾性部材１５から構成されており、必要に応じて摺動を行う表面に研磨剤１６をまぶし、接着している。
清掃パッド１２の清掃力は清掃パッド１２表面の研磨剤、清掃パッド１２のコロナワイヤ１０への食い込み量などによって決まるが、清掃パッド１２のワイヤへの食い込み量を上げるとコロナワイヤ１０のテンション力が上昇して切れやすくなる虞がある。また食い込み量を上げると、クリーニングパッドの摺動負荷が上昇して図示省略した清掃パッド駆動源に負荷がかかり、清掃動作が途中で止まってしまう虞がある。
従って、上述した図３の清掃パッド１２ａのように、清掃パッド１２の基材全体がやわらかい弾性部材１５からなるものであると、後述するように、印加電圧の放電に起因するコロナワイヤ１０の振動によって清掃パッド１２が切れてしまう場合がある。パッドが切れると、本来の食い込み力が得られず、清掃能力が著しく低下する。従って、本実施形態においては、清掃パッド１２の表面の少なくとも一部は繊維又は金属で形成されていることが好ましい。

図３における清掃パッド１２ｂは、清掃パッド１２の基材をゴム、スポンジなどの弾性部材１５で構成し、この基材としての弾性部材１５の表面を繊維１７で被覆し、その上に研磨剤１６を接着させたものである。また清掃パッド１２ｃは、ゴムやスポンジなどの弾性部材１５を基材とし、その表面を金属１８で被覆し、その上に研磨剤１６を接着させたものである。このように、清掃パッド１２の表面の少なくとも一部を繊維又は金属で構成することにより、後述するように、清掃効率を高めるために、清掃時に、コロナワイヤ１０に電圧を印加させて放電させ、これによってコロナワイヤ１０が清掃パッド１２の食い込み方向に振動した場合であっても、清掃パッドが切断されることはなく、半永続的に高い清掃能力を保つことができる。

図４は、清掃パッド１２によるコロナワイヤ１０の清掃状況を示す断面図である。本実施形態においては、コロナワイヤ１０に電圧を印加しながら、清掃パッド１２をその長さ方向に沿って摺動させることによってコロナワイヤ１０を清掃する。これによってコロナワイヤ１０の清掃効率が高まる。即ち、清掃パッド１２を摺動させる際、コロナワイヤ１０に電圧を印加して放電させると、空気中分子のイオン化現象に伴ってそのエネルギーによってコロナワイヤ１０に微少且つ高周波の振動が発生する。図４において、コロナワイヤ１０は、例えば矢印に沿って図中上下に振動する。
このように、清掃パッド１２の摺動時にコロナワイヤ１０に電圧を印加して放電させることにより、その振動によって結果的に、ワイヤとパッドが摺接した実質の距離としての摺動距離が増大する。従って、清掃パッド１２を、例えば一往復させるだけでも、電圧を印加しない場合に比べて、特に摺動負荷を上げることなく、大きな清掃効果を得ることができる。

この場合、清掃時に、コロナワイヤ１０に印加する電圧は、画像形成時にコロナワイヤ１０に印加する電圧に対して逆極性とすることが好ましい。図５は、画像形成時及びコロナワイヤの清掃時におけるコロナワイヤ１０に印加させる電圧又は電流の極性を示す説明図である。図５において、コロナワイヤ１０に印加される電圧又は電流は画像形成時と清掃時とでは逆極性となっている。これによって、清掃効果がより向上する。
即ち、例えば帯電チャージャ２がマイナス電荷を感光体１に与える帯電方式である場合、空気中のプラスにイオン化された粉塵等がコロナワイヤ１０に引きつけられ、ワイヤ表面に強固に付着する。装置の使用時間の増加に伴い、前記粉塵等の付着量が増大すると、コロナワイヤ表面の電気抵抗が上昇してまばらな放電になり、感光体１への均一な帯電が行えず、地肌部の汚れ等に起因して劣化画像が発生する虞がある。これに対し、図５に示したように、コロナワイヤ１０の清掃時に画像形成時とは反対の極性である例えばプラスの電圧をかけながら清掃パッド１２を摺動させることにより、プラスに帯電している付着物はワイヤ表面から乖離しやすくなり、結果的に大きな清掃効果を得ることができる。

本実施形態によれば、帯電装置におけるコロナワイヤ１０の清掃時に、コロナワイヤ１０に電圧を印加して放電させながら行うので、コロナワイヤ１０が振動して清掃パッド１２との摺動量が増大し、これによって、特別に摺動負荷を上げることなく清掃効率を高めることができる。

本発明において、少なくとも帯電装置と感光体とを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在としたプロセスカートリッジを形成することが好ましい。図６は、プロセスカートリッジの断面を示す図である。 図６において、感光体１と、帯電装置としての帯電チャージャ２が一つのユニットとして交換可能な形態、いわゆるプロセスカートリッジ２０を形成している。このようなプロセスカートリッジを形成することによって、その寿命を感光体１とほぼ同等のスペックにすることで、寿命による部品交換をプロセスカートリッジ２０の交換のみで完了することができ、簡易な交換を効率よく行うことができる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 帯電チャージャの平面図である。 清掃パッドの説明図である。 清掃パッドによるコロナワイヤの清掃状況を示す断面図である。 画像形成時及びコロナワイヤ清掃時における印加電圧又は電流の極性を示す図である。 プロセスカートリッジの断面を示す図である。

符号の説明

１ ベルト状の感光体
２ 帯電チャージャ
３ 露光装置
４ 現像器
５ クリーニングブレード
６ 中間転写ベルト
７ 記録紙
８ 転写部
１０ コロナワイヤ
１１ シールド板
１２ 清掃パッド
１３ 清掃パッドホルダ
１４ 電圧印加電源
１５ 弾性部材
１６ 研磨剤
１７ 繊維
１８ 金属
２０ プロセスカートリッジ

Claims (5)

1. 静電潜像が形成される像担持体又は前記静電潜像を可視像化した後、転写材に転写させる転写部材を帯電させるコロナ放電ワイヤと、このコロナ放電ワイヤに電圧を印加する電圧印加電源と、前記コロナ放電ワイヤ表面を摺動して清掃する清掃部材とを備えた帯電装置を有する画像形成装置において、 前記帯電装置は、前記コロナ放電ワイヤを清掃する際、前記電圧印加電源によって前記コロナ放電ワイヤに電圧を印加しながら前記清掃部材によって清掃するものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記清掃時の印加電圧の極性は、画像形成時における印加電圧の極性に対して逆極性であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記清掃部材表面の少なくとも一部は、繊維で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記清掃部材表面の少なくとも一部は、金属で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置における前記帯電装置と、前記像坦持体とを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。

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