JP2007334148A - 帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体を帯電させる複数の帯電ロールの表面を、生産性を低下させることなく、安価な構成で清掃することができる帯電装置、及びこれを備えた画像形成装置を得る。
【解決手段】帯電ロール２２，２４は、感光体ドラム１２と従動回転しながら感光体ドラム１２を帯電し、清掃ロール３８は、２つの帯電ロール２２，２４に接触して回転することで帯電ロール２２、２４の表面に付着したトナーや外添剤等の異物を、その接触部で凝集化させる。この凝集化した異物は、帯電ロール２２、２４から感光体ドラム１２に再付着し、感光体クリーナー等で回収される。このように、１つの清掃ロール３８で隣接する２つの帯電ロール２２、２４を清掃することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、感光体の表面を帯電する帯電ロールとこの帯電ロールを清掃する清掃ロールを備えた帯電装置、及びこの帯電装置を備えた画像形成装置に関する。

帯電装置には、画像形成処理の高速化に伴い、感光体を均一に帯電させるため、感光体に２つの帯電ロールを当接させて感光体の表面を帯電するものがある。（特許文献１）
この帯電装置では、画像形成動作の休止時に、帯電ロールを清掃するクリーニングモードが設けられている。このクリーニングモードでは、感光体との電位差を画像形成動作時とは逆にし、帯電ロールに付着したトナーや外添剤等の異物を感光体に再付着させ、クリーニングブレードによって除去する。
特開平９−８０８７４公報

しかしながら、このクリーニング方法では、画像形成動作を休止させて、クリーニングモードを作動させる必要がある。

このため、生産性は低下し、また、クリーニングモードの制御が必要となるため高価な構成となっている。

一方、帯電ロールにそれぞれ清掃ロールを設けてクリーニングモードの必要がない画像形成装置を構成することも考えられるが、部品点数が増え、コストアップとなる。

本発明は、上記事実を考慮し、感光体を帯電させる複数の帯電ロールの表面を、生産性を低下させることなく、安価な構成で清掃することができる帯電装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することが課題である。

本発明の請求項１に係る帯電装置は、感光体と従動回転して前記感光体を帯電する複数の帯電ロールと、隣接する２つの帯電ロールに接触して回転し、前記帯電ロールの表面を清掃する清掃ロールと、を有することを特徴とする。

上記構成によれば、複数の帯電ロールは、感光体と従動回転しながら感光体を帯電し、清掃ロールは、隣接する２つの帯電ロールに接触して回転することで帯電ロールの表面に付着したトナーや外添剤等の異物を、その接触部で凝集化させる。この凝集化した異物は、帯電ロールから感光体に再付着（転移）付着し、クリーニングブレードで除去される。

このように、１つの清掃ロールで隣接する２つの帯電ロールを清掃することで部品点数を削減でき、装置を小型化することができる。

また、接触部で凝集化され、清掃ロールに付着した異物を離す箇所が２箇所となるため、清掃ロールの経時劣化が抑制される。

本発明の請求項２に係る帯電装置は、請求項１記載において、前記清掃ロールは、前記感光体回転方向の上流側の帯電ロールとの圧接力が、下流側の帯電ロールとの圧接力より大きいことを特徴とする。

上記構成によれば、感光体回転方向の上流側の帯電ロールで感光体上の異物を捕獲して軽く凝集化した後、清掃ロールを通り抜け感光体に付着させる清掃方法であるため、下流側の帯電ロールへ搬送される異物のほとんどが凝集化されている。

そこで、上流側の帯電ロールとの圧接力を下流側の帯電ロールとの圧接力より大きくすることで、上流側の帯電ロールの汚れを確実に解消しつつ、凝集化した異物を感光体に付着させる。これにより、凝集化した異物は下流側の帯電ロールをすり抜けるため、下流側の帯電ロールのきれいな状態を維持することができる。

本発明の請求項３に係る帯電装置は、請求項１又は２に記載において、上流側の帯電ロールには、直流電圧が印加され、下流側の帯電ロールには、直流電圧と交流電圧とが重畳印加されることを特徴とする。

上記構成によれば、上流側の帯電ロールに直流電圧を印加することで、極性が一方向となり上流側の帯電ロールで感光体上の異物を捕獲し易くなる。つまり、感光体上の異物を静電的に上流側の帯電ロールに付着させることで、下流側へ流れるトナーや外添剤等の異物を減らすことができる。また、上流側に付着した異物は清掃ロールで凝集化されているので、下流側の帯電ロールに付着しにくい。そして、上流側の帯電ロールであるレベルまで持ち上げられた感光体の表面電位を、下流側の帯電ロールに直流交流重畳電圧を印加することで、感光体の表面を所定の電位へ均一に帯電させることができる。

このように、２つの帯電ロールをきれいな状態に維持することで感光体を均一に帯電させ、画像形成速度の高速化に対応することができる。

本発明の請求項４に係る帯電装置は、請求項１乃至３何れか１項に記載において、上流側の帯電ロールの表面の１０点平均粗さ（Ｒｚ）が、下流側の帯電ロールの表面の１０点平均粗さ（Ｒｚ）より大きいことを特徴とする。

上記構成によれば、上流側の帯電ロールの表面が下流の帯電ロールの表面に比べて粗くなっているため、上流側の帯電ロールに感光体からの異物が付着しやすい。つまり、帯電ロールの表面粗さを変えるだけで、上流側の帯電ロールに感光体のトナーや外添剤等の異物を多く付着させることでき、下流側へ流れるトナーや外添剤等の異物を減らすことができる。

本発明の請求項５に係る帯電装置は、請求項１乃至４何れか１項に記載において、上流側の前記帯電ロールの表面硬度が、下流側の前記帯電ロールの表面硬度より高いことを特徴とする。

上記構成によれば、上流側の帯電ロールの表面が下流の帯電ロールの表面に比べて硬度が高くなっているため、上流側の帯電ロールに感光体からの異物が付着しやすい。つまり、帯電ロールの硬度を変えるだけで、上流側の帯電ロールに感光体のトナーや外添剤等の異物を多く付着させることでき、下流側へ流れるトナーや外添剤等の異物を減らすことができる。

本発明の請求項６に係る帯電装置は、請求項１乃至５何れか１項に記載において、前記清掃ロールを回転させる駆動手段を設けたことを特徴とする。

上記構成によれば、清掃ロールは駆動手段によって回転されるため、清掃ロールと接触して回転する帯電ロールに与える負荷が減り、帯電ロールはスリップすることなく安定して感光体と従動回転する。このため、感光体を安定して帯電させることができる。

本発明の請求項７に係る帯電装置は、請求項６記載において、前記清掃ロールの径が、前記帯電ロールの径より小さいことを特徴とする。

上記構成によれば、清掃ロールの径が帯電ロールの径より小さいので、帯電ロールを回転させるための駆動手段の軸力を小さくすることができ、さらに、装置を小型化することができる。

本発明の請求項８に係る画像形成装置は、請求項１乃至７何れか１項に記載された帯電装置が設けられたことを特徴とする。

上記構成によれば、画像形成装置には、請求項１乃至７何れか１項に記載された帯電装置が設けられているため、生産性を低下させることなく、安価な構成で画像処理の高速化に対応することができる。

本発明によれば、感光体を帯電させる複数の帯電ロールの表面を、生産性を低下させることなく、安価な構成で清掃することができる。

本発明の帯電装置４０が採用された画像形成装置１００の実施形態を図１〜図５に従って説明する。

図５に示されるように、この画像形成装置１００は、図示しないパーソナルコンピュータ等の画像データ入力装置から送られてくるカラー画像情報に基づいて画像処理を行い、電子写真方式によって記録媒体としての記録用紙Ｐにカラー画像を形成するものである。

画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを備えている。なお、以降、ＹＭＣＫを区別する必要がある場合は、符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの何れかを付して説明し、ＹＭＣＫを区別する必要が無い場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、バックアップロール３４と複数の張架ロール３２によって張架された無端状の中間転写ベルト３０の進行方向に対して、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの順番で直列に配列されている。また、中間転写ベルト３０は、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの像担持体としての感光体ドラム１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋと、それぞれ対向して配設される一次転写ロール１６Ｙ、１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋとの間を挿通している。

次に、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの構成と画像形成の動作とを、代表してイエロートナー画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙについて説明する。

感光体ドラム１２Ｙの表面は、帯電ロール２２Ｙ、帯電ロール２４Ｙ、及び清掃ロール３８Ｙを備える帯電装置４０Ｙによって一様に帯電される。なお、帯電装置４０Ｙに関しては、詳細を後述する。

次に、露光装置１４Ｙによりイエロー画像に対応する像露光がなされ、感光体ドラム１２Ｙの表面にイエロー画像に対応する静電潜像が形成される。

イエロー画像に対応する静電潜像は、現像装置１５Ｙの現像ロール１８Ｙに担持されたトナーによって現像され、イエロートナー画像となる。イエロートナー画像は、一次転写ロール１６Ｙの圧接力と、一次転写ロール１６Ｙに印加された転写バイアスによる静電吸引力によって、中間転写ベルト３０上に一次転写される。

この一次転写では、イエロートナー画像は全て中間転写ベルト３０に転写されず、一部が転写残留イエロートナーとして、感光体ドラム１２Ｙに残留する。また、感光体ドラム１２Ｙの表面には、トナーの外添剤なども付着している。一次転写後の感光体ドラム１２Ｙは、感光体クリーナー２０Ｙとの対向位置を通過し、感光体ドラム１２Ｙの表面の転写残留トナーなどが除去される。その後、感光体ドラム１２Ｙの表面は、つぎの画像形成サイクルの為、帯電装置４０で再び帯電される。

また、画像形成装置１００では、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの相対的な位置の違いを考慮したタイミングで、上記と同様の画像形成工程が各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいて行われ、中間転写ベルト３０上に、順次、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色トナー像が重ねられ、多重トナー像が形成される。

そして、所定のタイミングで二次転写位置Ａへと搬送されてきた記録用紙Ｐに、転写バイアスが印加された二次転写ロール３６の静電吸引力によって、中間転写ベルト３０から多重トナー像が一括して、記録用紙Ｐに転写される。

多重トナー像が転写された記録用紙Ｐは、中間転写ベルト３０から分離された後、定着装置３１へと搬送され、熱と圧力とにより記録用紙Ｐに定着されてフルカラー画像が形成される。

記録用紙Ｐに転写されなかった中間転写ベルト３０上の転写残留トナーは、中間転写ベルト用クリーナー３３で回収される。

次に帯電装置４０について説明する。

図１に示されるように、感光体ドラム１２を一様に帯電させる帯電装置４０は、感光体ドラム１２の回転方向の上流側に配置される帯電ロール２２、下流側に配置される帯電ロール２４、及びこれらの帯電ロール２２、２４と接触して回転する清掃ロール３８を備えている。

感光体ドラム１２と従動回転して感光体ドラム１２の表面を帯電させる上流側の帯電ロール２２には、直流電圧が印加されており、下流側の帯電ロール２４には、直流電圧と交流電圧とが重畳印加されている。

また、帯電ロール２２と帯電ロール２４との間には、この２つの帯電ロール２２、２４と接触して回転することで帯電ロール２２、２４の表面を清掃する清掃ロール３８が回転可能にフレーム部材（図示省略）に軸支されている。この清掃ロール３８は、芯金部材としての回転軸３８Ａの周囲に帯電ロール２２、２４と当接する円筒形状の樹脂部材３８Ｂが巻きつけられた構成となっている。さらに、この清掃ロール３８の回転軸３８Ａは、モータ４２で回転力が伝達される構成となっている。このため、感光体ドラム１２と従動回転する帯電ロール２２、２４へは、清掃ロール３８の負荷が掛りにくく、帯電ロール２２、２４は安定して感光体ドラム１２と従動回転する。

また、清掃ロール３８の直径Ｄ１が、帯電ロール２２、２４の直径Ｄ２より小さく設定されている。このため、清掃ロール３８を帯電ロール２２、２４に従動回転させるためのモータ４２の軸力を小さくすることができる。

ここで、この清掃ロール３８が帯電ロール２２、２４の表面を清掃する清掃方法について説明する。

図２（Ａ）に示されるように、中間転写ベルト３０（図５参照）に転写されず、感光体ドラム１２に残留し、さらに、感光体クリーナー２０（図５参照）によって除去しきれなかったトナーや外添剤等の異物は、感光体ドラム１２上に付着したまま帯電ロール２２へ向って搬送される。

図２（Ｂ）に示されるように、トナーや外添剤等の異物は、帯電ロール２２との接点Ｃで感光体ドラム１２上から帯電ロール２２上に付着する。

図３（Ａ）に示されるように、帯電ロール２２に付着したトナーや外添剤等の異物は、清掃ロール３８との接点Ｇへ搬送され、接点Ｇで、帯電ロール２２と清掃ロール３８との間に発生する小さな剪断力によって、凝集化される。このように、清掃ロール３８は、帯電ロール２２に付着したトナーや外添剤等の異物を凝集化することで、帯電ロール２２の表面を清掃する。

さらに、凝集化された異物は、清掃ロール３８を通り抜け、再度感光体ドラム１２上に付着して、帯電ロール２４との接点Ｅへ搬送される。

また、帯電ロール２２に付着せず、すり抜けたトナーや外添剤等の異物も凝集化された異物とともに接点Ｅへと搬送される。

図３（Ｂ）に示されるように、清掃ロール３８によって凝集化された異物の一部（凝集化された異物の中でも軽い異物）と、帯電ロール２２に付着せず凝集化されていない異物は、帯電ロール２４に付着し、清掃ロール３８との接点Ｆへ搬送される。さらに、接点Ｆでは接点Ｇ同様に、帯電ロール２４と清掃ロール３８との間に発生する小さな剪断力によって、異物が凝集化される。このように、清掃ロール３８は、帯電ロール２４に付着したトナーや外添剤等の異物を凝集化することで、帯電ロール２４の表面を清掃する。なお、しっかり凝集化された異物は、接点Ｅをすり抜け帯電ロール２４に付着しない。

図４（Ａ）に示されるように、接点Ｆにて、凝集化された異物は、清掃ロール３８すり抜け感光体ドラム１２上に再付着し、下流へ搬送される。

凝縮化して感光体ドラム１２に再付着した異物は、現像ロール１８及び中間転写ベルト３０に一部付着して感光体クリーナー２０（図５参照）によって回収される。

ここで、図４（Ａ）及び図３（Ａ）に示されるように、接点Ｇ、Ｆにて凝集化された異物が清掃ロール３８に付着する場合がある。しかし、清掃ロール３８に付着した異物は、再度接点Ｇ又はＦのどちらかで、帯電ロール２２、２４に付着し、前述したように最終的には、感光体クリーナー２０等（図５参照）に回収される。このように、清掃ロール３８に付着した異物を２箇所で離すため、清掃ロール３８の経時劣化が抑制される。

このように、帯電ロール２２、２４を清掃するための専用のクリーニングモードを設ける必要がなく、さらに、隣接する帯電ロール２２、２４を１つの清掃ロール３８で清掃することができるため、帯電ロール２２，２４の表面を、生産性を低下させることなく、安価な構成で清掃することができる。

さらに、上流側の帯電ロール２２に直流電圧を印加することで、極性が一方向となり上流側の帯電ロール２２で異物を捕獲し易くなる。あるレベルまで持ち上げられた感光体ドラム１２の表面電位を、下流側の帯電ロール２４に直流交流重畳電圧を印加することで、上流の帯電ロール２２を離れて凝集化された異物が下流の帯電ロール２４をすり抜ける。このため、きれいな帯電ロール２２、２４で感化体ドラム１２の表面を所定の電位へ均一に帯電させることができる。

このように、２つの帯電ロール２２、２４をきれいな状態に維持することで感光体ドラム１２を均一に帯電させ、画像形成速度の高速化に対応することができる。

また、従来のように１つの帯電ロールを１つの清掃ロールで清掃するのではなく、２個の帯電ロール２２、２４を１つの清掃ロール３８で清掃することができるため、部品点数の削減、及び装置の小型化に寄与することができる。

また、本実施形態では、清掃ロール３８の回転軸３８Ａの取り付け位置を調整することで上流側の帯電ロール２２との圧接力が、下流側の帯電ロール２４との圧接力より大きく設定されている。このため、上流側の帯電ロール２２の汚れを確実に解消しつつ、下流側の帯電ロール２４のきれいな状態を維持することができる。

さらに、帯電ロール２２，２４の表面は樹脂材料で形成されており、上流側の帯電ロール２２の１０点平均粗さ（Ｒｚ）が、下流側の帯電ロール２４の表面の１０点平均粗さ（Ｒｚ）より大きく設定されている。このため、上流側の帯電ロール２２に感光体ドラム１２からの異物が付着しやすくなり、上流側の帯電ロール２２に感光体ドラム１２のトナーや外添剤等の異物を多く付着させることができ、下流側へ流れるトナーや外添剤等の異物を減らすことができる。

なお、１０点平均粗さ（Ｒｚ）は、ＪＩＳ Ｂ０６０１におけるＲｚであり、即ち、「粗さ曲線から平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した最も高い山頂から５番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和を求め、この値をマイクロメートルで表したもの」である。

また、上流側の帯電ロール２２の表面硬度が、下流側の帯電ロール２４の表面硬度より高く設定されている。これにより、上流側の帯電ロール２２に感光体ドラム１２からの異物が付着しやすくなる。そこで、上流側の帯電ロール２２に感光体のトナーや外添剤等の異物を多く付着させることでき、下流側へ流れるトナーや外添剤等の異物をさらに減らすことができる。

なお、硬度は、ビッカース硬さ（ＪＩＳＺ２２４４）にて測定することができる。

次に本発明の帯電装置が採用された画像形成装置の第２実施形態を図６に従って説明する。

なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。

この実施形態では第１実施形態のように、感光体ドラム１２を２つの帯電ロール２２，２４で帯電しているのではなく、図６に示されるように、帯電ロール２２、２４に加え帯電ロール４６でも感光体ドラム１２を帯電している。

詳細には、帯電ロール２４と帯電ロール４６の間には、この２つの帯電ロール２４、４６と接触して回転することで帯電ロール２２、４６を清掃する清掃ロール４８が設けられている。

また、清掃ロール３８と帯電ロール２２との圧接力が、帯電ロール２４との圧接力より大きく設定されており、さらに、清掃ロール３８と帯電ロール２４との圧接力が、清掃ロール４８と帯電ロール２４との圧接力より大きく設定されており、また、清掃ロール４８と帯電ロール２４との圧接力が、帯電ロール４６との圧接力より大きく設定されている。

このように、下流側に比べて異物の付着が多い上流側の帯電ロールと清掃ロールとの圧接力を大きくすることで、効果的に異物の多い上流側の帯電ロールの表面を清掃することができる。

また、感光体ドラム１２を３つの帯電ロール２２、２４、４６で帯電させることで、画像処理の高速化のニーズに対応してさらに素早く感光体ドラム１２を帯電させることができる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、感光体ドラム１２を３つの帯電ロールで帯電させたが、４つ以上の帯電ロールで帯電させることで、さらに素早く感光体ドラム１２を帯電させてもよい。

本発明の第１実施形態に係る帯電装置及び感光体ドラムを表した模式図である。 （Ａ）本発明の第１実施形態に係る帯電装置を示し、感光体ドラム上の異物が上流側の帯電ロールに向う状態を示した模式図である。（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る帯電装置を示し、異物が清掃ロールと上流側の帯電ロールとの接点に向う状態を示した模式図である。 （Ａ）本発明の第１実施形態に係る帯電装置を示し、凝集化した異物が下流側の帯電ロールに向う状態を示した模式図である。（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る帯電装置を示し、異物が下流側の帯電ロールに付着して搬送される状態を示した模式図である。 （Ａ）本発明の第１実施形態に係る帯電装置を示し、凝集化した異物が下流側の帯電ロールから感光体ドラムに再付着して搬送される状態を示した模式図である。（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る帯電装置を示し、感光体ドラムに再付着した異物が異物回収ケースに回収される状態を示した模式図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る帯電装置を示した模式図である。

符号の説明

１２ 感光体ドラム（感光体）
２２ 帯電ロール
２４ 帯電ロール
３８ 清掃ロール
４２ モータ（駆動手段）
４６ 帯電ロール
４８ 清掃ロール
１００ 画像形成装置

Claims (8)

1. 感光体と従動回転して前記感光体を帯電する複数の帯電ロールと、
   隣接する２つの帯電ロールに接触して回転し、前記帯電ロールの表面を清掃する清掃ロールと、
   を有することを特徴とする帯電装置。
2. 前記清掃ロールは、前記感光体回転方向の上流側の帯電ロールとの圧接力が、下流側の帯電ロールとの圧接力より大きいことを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
3. 上流側の帯電ロールには、直流電圧が印加され、下流側の帯電ロールには、直流電圧と交流電圧とが重畳印加されることを特徴とする請求項１又は２記載の帯電装置。
4. 上流側の帯電ロールの表面の１０点平均粗さ（Ｒｚ）が、下流側の帯電ロールの表面の１０点平均粗さ（Ｒｚ）より大きいことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載された帯電装置。
5. 上流側の前記帯電ロールの表面硬度が、下流側の前記帯電ロールの表面硬度より高いことを特徴とする請求項１乃至４何れか１項に記載された帯電装置。
6. 前記清掃ロールを回転させる駆動手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至５何れか１項に記載された帯電装置。
7. 前記清掃ロールの径が、前記帯電ロールの径より小さいことを特徴とする請求項６記載の帯電装置。
8. 請求項１乃至７何れか１項に記載された帯電装置が設けられたことを特徴とする画像形成装置。

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