JP2021081636A - 帯電装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ローラの表面に付着した放電生成物などの付着物をクリーニング部材によって効率的に除去する。【解決手段】回転可能な帯電ローラ１２と、帯電ローラ１２の表面を清掃するクリーニングローラ３０（クリーニング部材）と、が設けられている。そして、帯電ローラ１２の表面にクリーニングローラ３０を当接させた状態で、帯電ローラ１２に対して軸方向一端側から軸方向他端側に向けて電流を流すとともに、クリーニングローラ３０に対して軸方向一端側から軸方向他端側に向けて電流を流して、クリーニングローラ３０による清掃動作をおこなっている。【選択図】図４

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに設置される帯電装置と、プロセスカートリッジと、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、感光体ドラム（像担持体）を帯電する帯電ローラの表面を清掃するクリーニング部材（帯電ローラ清掃部材）を設ける技術が広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。
詳しくは、帯電ローラは、感光体ドラムに対して対向又は接触するように配置されていて、所定の帯電バイアスが印加されることで、感光体ドラムの表面を帯電する。そして、その帯電ローラの表面に当接するクリーニング部材（帯電ローラ清掃部材）によって、帯電ローラの表面が清掃される。

一方、特許文献１には、帯電ローラ清掃部材（クリーニング部材）の清掃能力を長期にわたって維持することを目的として、帯電ローラに対する帯電ローラ清掃部材の接離を繰り返して、帯電ローラ清掃部材の接触確率を減少させる技術が開示されている。

従来の技術は、帯電ローラの表面に付着した放電生成物などの付着物をクリーニング部材によって効率的に除去することができなかった。そのため、帯電ローラの表面の付着物を除去しきれずに、画像欠陥などの異常画像が生じてしまっていた。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、帯電ローラの表面に付着した放電生成物などの付着物をクリーニング部材によって効率的に除去することができる、帯電装置、及び、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明における帯電装置は、回転可能な帯電ローラと、前記帯電ローラの表面を清掃するクリーニング部材と、を備え、前記帯電ローラの表面に前記クリーニング部材を当接させた状態で、前記帯電ローラに対して軸方向一端側から軸方向他端側に向けて電流を流すとともに、前記クリーニング部材に対して前記軸方向一端側から前記軸方向他端側に向けて電流を流して、前記クリーニング部材による清掃動作をおこなうものである。

本発明によれば、帯電ローラの表面に付着した放電生成物などの付着物をクリーニング部材によって効率的に除去することができる、帯電装置、及び、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 プロセスカートリッジとその近傍とを示す構成図である。 帯電工程時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを軸方向にみた概略図である。 清掃動作時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを軸方向にみた概略図である。 （Ａ）帯電工程時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを示す図と、（Ｂ）清掃動作時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを示す図と、である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１及び図２にて、画像形成装置１における全体の構成・動作について説明する。
図１は、実施の形態における画像形成装置１を示す全体構成図である。図２は、図１の画像形成装置１に設置されたイエロー用のプロセスカートリッジ１０Ｙ（作像部）の構成を示す断面図である。
なお、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ（作像部）は、作像プロセスに用いられるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図２ではイエロー用のプロセスカートリッジ１０Ｙのみを代表的に図示する。

図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は用紙等のシートが収容される給紙部、９はシートの搬送タイミングを調整するレジストローラ、を示す。
また、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成されるプロセスカートリッジ、１６は各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１７上に重ねて転写する１次転写ローラ、を示す。
また、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のトナー像をシート上に転写するための２次転写ローラ、１９は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、２０はシート上のトナー像（未定着画像）を定着する定着装置、を示す。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌ（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１（像担持体）上に向けて発せられる。

一方、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１（図２参照）は、それぞれ、所定の回転方向（反時計方向）に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１の表面は、帯電ローラ１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１上には、帯電電位（−９００Ｖ程度である。）が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１の表面は、それぞれのレーザ光Ｌの照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光Ｌが各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光Ｌは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光Ｌは、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１（像担持体）の表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１の軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電ローラ１２にて帯電された後の感光体ドラム１１上には、イエロー成分に対応した静電潜像（−５０〜１００Ｖ程度の露光電位が形成される。）が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、現像装置１３との対向位置に達する。そして、各現像装置１３から感光体ドラム１１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１上の潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程である。）。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、現像ローラ１３ａに印加された現像バイアス（−５００Ｖ程度である。）と、の電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界によって、トナーＴが潜像に付着する。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部（１次転写ニップ）に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように１次転写ローラ１６が設置されている。そして、１次転写ローラ１６の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、１次転写工程後の感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、クリーニング装置１４（クリーニング部）との対向位置に達する。そして、この位置で、クリーニングブレード１４ａによって感光体ドラム１１上に残存する未転写トナーが機械的に除去されて、除去された未転写トナーがクリーニング装置１４内に回収される（クリーニング工程である。）。なお、クリーニング装置１４内に回収された未転写トナーは、搬送スクリュ１４ｂによってクリーニング装置１４外に搬送されて、廃トナーとして廃トナー回収容器の内部に回収される。
その後、感光体ドラム１１の表面は、潤滑剤供給装置１５、除電装置の位置を順次通過して、感光体ドラム１１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写ローラ１８との対向位置（２次転写ニップ）に達する。そして、２次転写ローラ１８との対向位置で、シート（用紙）上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７の表面は、中間転写ベルトクリーニング部１９の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１９に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写ローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送されるシートは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されるものである。
詳しくは、シートを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送されたシートが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９（タイミングローラ）に導かれる。レジストローラ９に達したシートは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写されたシートは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）がシート上に定着される。
そして、定着工程後のシートは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセス（印刷動作）が完了する。

次に、図２にて、プロセスカートリッジ１０Ｙについて詳述する。
図２に示すように、プロセスカートリッジ１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１１と、帯電ローラ１２（帯電装置４０）と、現像装置１３と、クリーニング装置１４と、潤滑剤供給装置１５と、が一体的にユニットとして構成されている。プロセスカートリッジ１０Ｙは、画像形成装置本体１に対して着脱可能（交換可能）に設置されていて、適宜に画像形成装置本体１から取り出されて新品のものに交換されたり修理がされたりすることになる。

ここで、像担持体としての感光体ドラム１１は、負帯電性の有機感光体であって、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。
感光体ドラム１１は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、表面層（保護層）が順次積層されている。
感光体ドラム１１は、駆動モータ６０（図３参照）によって図２の反時計方向に回転駆動される。詳しくは、駆動モータ６０の駆動が、ギア列６１、６２を介して感光体ドラム１１に入力される。

図２、図３を参照して、帯電装置４０は、帯電ローラ１２、クリーニング部材としてのクリーニングローラ３０、などで構成されている。
帯電ローラ１２は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなるローラ部材であって、そのローラ主部１２ａ（弾性層が形成された部分である。）が感光体ドラム１１に対して微小な隙間Ｈをあけて対向するように設置されている。
詳しくは、帯電ローラ１２の軸方向両端部には、それぞれ、ローラ主部１２ａよりも外径が大きなギャップ形成部材１２ｂ（大径部）が設置されている。そして、制御部７０によって制御される帯電用の電源７５から帯電ローラ１２に所定の電圧（帯電バイアス）が印加されて、これにより対向する感光体ドラム１１の表面を一様に帯電する。帯電ローラ１２に印加する帯電バイアスとしては、ＤＣ電圧を用いることもできるし、ＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたものを用いることもできる。
なお、本実施の形態では、帯電ローラ１２として、芯金の外周に弾性層を被覆したものを用いたが、芯金の外周に樹脂層（非弾性層）を被覆したものを用いることもできる。

帯電装置４０におけるクリーニングローラ３０は、軸部上にフェルトや発泡ポリウレタンなどからなる弾性層が形成されたローラ部材であって、帯電ローラ１２に当接して帯電ローラ１２の表面を清掃するクリーニング部材として機能するものである。なお、本実施の形態において、クリーニングローラ３０は、帯電ローラ１２のローラ主部１２ａを清掃するように構成したが、ギャップ形成部材１２ｂをも清掃できるように構成することもできる。
なお、本実施の形態における帯電装置４０の特徴的な構成・動作については、後で詳しく説明する。

現像装置１３は、主として、感光体ドラム１１に対向する現像ローラ１３ａと、現像ローラ１３ａに対向する第１搬送スクリュ１３ｂと、仕切部材を介して第１搬送スクリュ１３ｂに対向する第２搬送スクリュ１３ｃと、現像ローラ１３ａに対向するドクターブレード１３ｄと、で構成される。
現像ローラ１３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ１３ａ（スリーブ）上に複数の磁極が形成されて、現像ローラ１３ａ上に現像剤Ｇが担持されることになる。現像装置１３内には、キャリアＣとトナーＴとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像ローラ１３ａや２つの搬送スクリュ１３ｂ、１３ｃは、現像用モータによって図２の矢印方向に回転駆動される。
このように構成された現像装置１３によって、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像が現像されて、感光体ドラム１１の表面にトナー像が形成されることになる。

ここで、画像形成装置本体１に設けられたトナー補給部は、交換可能に構成されたトナーボトル３１と、トナーボトル３１を保持・回転駆動するとともに現像装置１３に新品トナーＴを補給するトナーホッパ部３２と、で構成されている。また、トナーボトル３１内には、新品のトナーＴ（図２では、イエローのトナーである。）が収容されている。また、トナーボトル３１の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。

なお、トナーボトル３１内の新品トナーＴは、現像装置１３内のトナーＴ（既設のトナーである。）の消費にともない、トナー補給口から現像装置１３内に適宜に補給されるものである。現像装置１３内のトナーＴの消費（トナー濃度）は、現像装置１３内の現像剤Ｇのトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）を磁気的に検知するトナー濃度センサ１３ｅによって検知される。

クリーニング装置１４には、感光体ドラム１１の表面に当接して感光体ドラム１１の表面をクリーニングするクリーニングブレード１４ａと、装置内に回収されたトナーを装置外に搬送する搬送スクリュ１４ｂと、が設置されている。
クリーニングブレード１４ａは、ウレタンゴム等のゴム材料からなり、感光体ドラム１１表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム１１上に付着する未転写トナー（シートから生じる紙粉、帯電ローラ１２による放電時に感光体ドラム１１上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等の付着物も含むものとする。）が機械的に掻き取られてクリーニング装置１４内に回収されることになる。なお、本実施の形態において、クリーニングブレード１４ａは、感光体ドラム１１の回転方向（回転方向）に対してカウンタ方向にて感光体ドラム１１に当接している。

図２を参照して、潤滑剤供給装置１５は、感光体ドラム１１に摺接する発泡弾性層が周設されて感光体ドラム１１上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給ローラ１５ａ、潤滑剤供給ローラ１５ａ（発泡弾性層）に摺接する固形潤滑剤１５ｂ、潤滑剤供給ローラ１５ａに対して固形潤滑剤１５ｂを付勢する付勢部材としての圧縮スプリング１５ｃ、固形潤滑剤１５ｂや圧縮スプリング１５ｃを収納するホルダ１５ｄ、感光体ドラム１１に当接して感光体ドラム１１上に供給された潤滑剤を薄層化する薄層化ブレード１５ｆ、等で構成される。
潤滑剤供給装置１５は、クリーニング装置１４（クリーニングブレード１４ａ）に対して感光体ドラム１１の回転方向下流側であって、帯電ローラ１２に対して感光体ドラム１１の回転方向上流側に配設されている。また、薄層化ブレード１５ｆは、潤滑剤供給部材としての潤滑剤供給ローラ１５ａに対して感光体ドラム１１の回転方向下流側に配設されている。
そして、潤滑剤供給ローラ１５ａによって感光体ドラム１１の表面に供給された潤滑剤は、薄層化ブレード１５ｆによって、感光体ドラム１１の表面に均一かつ適量に薄層化されることになる。
これにより、感光体ドラム１１との摺接によってクリーニングブレード１４ａのエッジ部が摩耗する不具合などが軽減されることになる。

ここで、図２を参照して、感光体ドラム１１に対向する位置であって、現像装置１３の上流側で帯電ローラ１２（及び、レーザ光Ｌの照射位置）の下流側の位置には、感光体ドラム１１の表面電位を検知する電位センサ５０が設置されている。
また、図１、図２を参照して、中間転写ベルト１７に対向する位置であって、２次転写ローラ１８の上流側で４つの感光体ドラム１１の下流側の位置には、通常の画像形成とは異なるタイミングで作像プロセスによって中間転写ベルト１７上に形成した各色のパッチパターン（段階的に画像濃度が変化するパターンである。）のトナー付着量（画像濃度）を光学的に検知するトナー付着量センサ５５が設置されている。
また、先に図２を用いて説明したように、現像装置１３には、現像装置１３内の現像剤Ｇのトナー濃度を検知するトナー濃度センサ１３ｅが設置されている。
そして、電位センサ５０やトナー付着量センサ５５やトナー濃度センサ１３ｅなどの検知結果に基づいて、適宜に、画像濃度制御（プロセスコントロール）をおこなっている。

詳しくは、通常の画像形成プロセスが開始される前のウォーミングアップ時などに、上述した作像プロセスによって感光体ドラム１１上にパッチパターンを形成する。そして、そのパッチパターンの静電潜像の電位を電位センサ５０で検知する。また、感光体ドラム１１上から中間転写ベルト１７上に転写されたパッチパターンのトナー付着量（画像濃度）をトナー付着量センサ５５によって検知する。さらに、そのときの現像装置１３内のトナー濃度をトナー濃度センサ１３ｅで検知する。そして、制御部７０の演算部で、それらの各検知結果に基づいて、所望の画像濃度のトナー付着量が所定の目標付着量になるように、帯電バイアス、現像バイアス、露光量（書込み部２に印加される印加電圧又は印加電流）、現像装置１３内のトナー濃度、のそれぞれの制御目標値が求められる。そして、この最適な制御目標値（画像濃度条件）に基づいて、その後の画像形成動作時における各装置の印加バイアスやトナー補給量などが制御される。これにより、安定的な画像濃度の画像が形成されることになる。

以下、本実施の形態における帯電装置４０において、特徴的な構成・動作について説明する。
先に図２、図３等を用いて説明したように、本実施の形態における帯電装置４０（プロセスカートリッジ１０Ｙ）には、回転可能な帯電ローラ１２や、帯電ローラ１２の表面を清掃するクリーニング部材としてのクリーニングローラ３０、などが設けられている。

帯電ローラ１２は、制御部７０によって制御される電源７５から帯電バイアスが印加されて、感光体ドラム１１（像担持体）の表面を帯電するものである。帯電ローラ１２は、帯電装置４０（プロセスカートリッジ１０Ｙ）の筐体に対して回転可能に保持されている。

ここで、本実施の形態において、帯電ローラ１２は、そのローラ主部１２ａが感光体ドラム１１（像担持体）に当接しないように構成されている。
具体的に、図３等を参照して、帯電ローラ１２は、そのローラ主部１２ａが感光体ドラム１１に対して隙間Ｈをあけて対向するように、ローラ主部１２ａよりも外径が大きなギャップ形成部材１２ｂが軸方向両端部にそれぞれ設置されている。ギャップ形成部材１２ｂは、樹脂材料などで形成された略ドーナッツ状の部材であって、その内径部が帯電ローラ１２の軸部に圧入されている。したがって、ギャップ形成部材１２ｂとローラ主部１２ａとの外径差の１／２の値が、帯電ローラ１２（ローラ主部１２ａ）と感光体ドラム１１との隙間Ｈの値となる。また、図示は省略するが、帯電ローラ１２の軸部を回転可能に保持する軸受がスプリングによって感光体ドラム１１に向けて付勢されており、ギャップ形成部材１２ｂが感光体ドラム１１に押し付けられている。
このような構成により、感光体ドラム１１が図２の反時計方向に回転すると、感光体ドラム１１とギャップ形成部材１２ｂとの摩擦抵抗によって、ギャップ形成部材１２ｂとともにローラ主部１２ａが図２の時計方向に回転することになる。すなわち、感光体ドラム１１が回転すると、帯電ローラ１２（ローラ主部１２ａ及びギャップ形成部材１２ｂ）が連れ回りすることになる。

なお、感光体ドラム１１の軸部には、ギア列６１、６２を介して駆動モータ６０の駆動が伝達されるように構成されている。そして、制御部７０による制御によって、駆動モータ６０が稼働されると感光体ドラム１１が図３の矢印方向に回転して、それに連動して帯電ローラ１２が図３の矢印方向に連れ回る（従動回転する）ことになる。
また、ギャップ形成部材１２ｂは、感光体ドラム１１の非画像領域に当接している。すなわち、ギャップ形成部材１２ｂが設置された軸方向（図２の紙面垂直方向であって、図３の左右方向である。）の領域は、画像領域外であって、帯電ローラ１２による帯電領域の領域外になる。これにより、ギャップ形成部材１２ｂが感光体ドラム１１に当接して感光体ドラム１１の表面がダメージを受けてしまったとしても、感光体ドラム１１の表面に形成される画像に影響が及ぶことはない。

また、クリーニング部材としてのクリーニングローラ３０は、軸部上に弾性層が形成されたローラ部材であって、帯電ローラ１２に対して接離可能に構成されている。
詳しくは、クリーニングローラ３０は、その軸方向両端部がそれぞれ、図２、図３の上下方向に移動可能なケースに軸受を介して回転可能に保持されている。接離機構７６は、クリーニングローラ３０（ケース）を帯電ローラ１２に向けて押動可能なカム、カムを回転駆動するモータ、クリーニングローラ３０（ケース）を帯電ローラ１２から離れる方向に付勢するスプリングなどの付勢部材、などで構成されている。
このような構成により、制御部７０によって制御される接離機構７６によって、図２、図３、図５（Ａ）に示すように帯電ローラ１２に対してクリーニングローラ３０が離間したり、図４、図５（Ｂ）に示すように帯電ローラ１２に対してクリーニングローラ３０が当接したりすることになる。
なお、図４、図５（Ｂ）に示すように、帯電ローラ１２に対してクリーニングローラ３０が当接した状態であるとき、帯電ローラ１２が回転すると、その回転にともないクリーニングローラ３０が連れ回り（従動回転）することになる。

ここで、本実施の形態では、図４に示すように、帯電ローラ１２の表面にクリーニングローラ３０（クリーニング部材）を当接させた状態で、帯電ローラ１２に対して軸方向一端側から軸方向他端側に向けて電流を流すとともに、クリーニングローラ３０に対して軸方向一端側から軸方向他端側に向けて電流を流して、クリーニングローラ３０による清掃動作をおこなっている。
以下、このようなクリーニングローラ３０による清掃動作をおこなう制御を、適宜に「クリーニングモード」と呼ぶことにする。

詳しくは、本実施の形態において、清掃動作（クリーニングモード）をおこなうときには帯電ローラ１２に対してクリーニングローラ３０を当接させた状態で帯電ローラ１２とともにクリーニングローラ３０を回転させて、清掃動作（クリーニングモード）をおこなわないときには帯電ローラ１２に対してクリーニングローラ３０を離間させる。
さらに具体的に、クリーニングモード時には、制御部７０によって接離機構７６を制御して、図４、図５（Ｂ）に示すように、帯電ローラ１２にクリーニングローラ３０を当接させる。このとき、感光体ドラム１１が作像プロセス時と同じように駆動モータ６０によって回転駆動されて、それにともない帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とがそれぞれ従動回転する。こうして、帯電ローラ１２の表面に付着した放電生成物（窒素酸化物やオゾンなどである。）などの付着物が、周方向にわたって万遍なく、クリーニングローラ３０によって除去されることになる。
これに対して、非クリーニングモード時には、制御部７０によって接離機構７６を制御して、図３、図５（Ａ）に示すように、帯電ローラ１２からクリーニングローラ３０を離間させる。そして、クリーニングローラ３０が離間した状態で、先に図２等を用いて説明した帯電工程（作像プロセス）がおこなわれることになる。このとき、帯電ローラ１２は、クリーニングモードによって付着物が除去された状態なので、付着物による異常放電によって画像欠陥などの異常画像が生じる不具合が軽減される。また、クリーニングローラ３０は、クリーニングモード時以外は帯電ローラ１２に当接していないので、クリーニングローラ３０によって良好な帯電工程が妨げられる不具合が抑止されるとともに、クリーニングローラ３０や帯電ローラ１２の機械的寿命が長期化されることになる。

また、図３、図４に示すように、帯電ローラ１２は、軸方向一端側（図３、図４の左方である。）の軸部が電源７５（一端側から他端側に流すための電流を供給する電源である。）に接続されて、軸方向他端側（図３、図４の右方である。）の軸部が接地（アース）されている。そして、帯電工程時には電源７５から帯電ローラ１２に所定の帯電バイアスが印加されて、クリーニングモード時には電源７５から帯電ローラ１２に一方向の電流が流されることになる。
また、図４に示すように、クリーニングローラ３０は、少なくとも清掃動作時（クリーニングモード時）に、軸方向一端側の軸部が電源７５に接続されて、軸方向他端側の軸部が接地（アース）される。具体的に、本実施の形態におけるクリーニングローラ３０には、図３、図４に示すように、接離機構７６によるクリーニングローラ３０の接離動作に連動して、電源７５から帯電ローラ１２に至る電圧供給経路Ａ１に対して接離する電圧供給経路Ａ２と、帯電ローラ１２から接地部に至るアース経路Ｂ１に対して接離するアース経路Ｂ２と、が設けられている。これにより、帯電工程時には電源７５からクリーニングローラ３０への電圧印加が遮断されて、クリーニングモード時には電源７５からクリーニングローラ３０に一方向（帯電ローラ１２に流す電流の方向と同じ方向である。）の電流が流されることになる。
なお、本実施の形態において、帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０（クリーニング部材）とは、いずれも、比透磁率が１以上に設定されている。

このように、本実施の形態では、クリーニングモード時に、帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とにそれぞれ同方向（軸方向一端側から軸方向他端側に向かう方向である。）の電流を流しているため、クリーニングローラ３０によるクリーニング効率を高めることができる。
詳しくは、帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とにそれぞれ同方向の電流を流すことで、帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０との周りにそれぞれ磁場が形成されて、それらの磁場によって帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とが互いに引きつくようなローレンツ力が発生する。そのため、帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０との当接力が増加して、帯電ローラ１２に対するクリーニングローラ３０のクリーニング性が向上する。
なお、上述したローレンツ力は、帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とに流す電流の値が大きくなるほど大きくなる。そのため、その電流値を最適化することで、所望のクリーニング性を得ることが可能になる。また、電流値を調整することで、クリーニング性の程度を調整することが可能になる。

ここで、清掃動作（クリーニングモード）がおこなわれるとき、帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０（クリーニング部材）とは電気的に導通することになる。
具体的に、先に図４を用いて説明したように、帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とは、電圧供給経路Ａ１、Ａ２やアース経路Ｂ１、Ｂ２を介して導通することになる。
これにより、帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とにそれぞれ同方向の電流を流すための回路の構成が簡素化されることになる。
なお、クリーニングローラ３０のローラ部（弾性層）を導電性材料で形成することもできる。

ここで、本実施の形態では、上述した清掃動作（クリーニングモード）は、非画像形成時であって、印刷動作が終了した後におこなわれる。
通常の印刷動作を中断することなく非画像形成時にクリーニングモードをおこなうことで、印刷に関わる生産性の低下を防止することができる。
また、印刷動作が終了した後にクリーニングモードをおこなうことで、印刷動作前にクリーニングモードをおこなう場合に比べて、印刷後の放置時間中に帯電ローラ１２に付着物が強固に付着してしまう不具合を防止することができる。

また、本実施の形態では、累積印刷枚数が所定枚数に達するごとに、又は、帯電ローラ１２の累積駆動時間が所定時間に達するごとに、清掃動作（クリーニングモード）がおこなわれるように制御している。
具体的に、カウンタ７９（図２参照）によってカウントされた累積印刷枚数が所定枚数に達すると（又は、タイマー７８によって計測された帯電ローラ１２の累積駆動時間が所定時間に達すると）、その最後の一連のジョブ（印刷動作）が終了した後に、クリーニングモードがおこなわれる。そして、クリーニングモードがおこなわれると、カウンタ７９の累積印刷枚数（又は、タイマー７８の累積駆動時間）はリセットされる。
これは、帯電ローラ１２の表面の汚れの程度は、累積印刷枚数や累積駆動時間の増加とともに大きくなり、累積印刷枚数や累積駆動時間が小さいうちにはそれ程ひどくならないためである。このような制御をおこなうことで、無駄なく効率的にクリーニングモードをおこなうことができる。

ここで、本実施の形態において、清掃動作（クリーニングモード）をおこなうときに、帯電ローラ１２の累積駆動時間と、使用環境と、のうち少なくとも一方の変化に応じて、電源７５から帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とに印加する電圧の大きさを調整することもできる。
具体的に、タイマー７８によって計測された帯電ローラ１２の累積駆動時間の増加にともない、クリーニングモード時に電源７５から帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とに印加する電圧の大きさを増加させる。これは、帯電ローラ１２の累積駆動時間の増加に比例して、帯電ローラ１２の汚れが増加するためである。
また、帯電装置４０の近傍に設置された温湿度センサ７７（図２参照）によって検知された湿度が高い場合には、湿度が低い場合に比べて、クリーニングモード時に帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とにながれる電流値が小さくなるように電源７５から印加される電圧の大きさを調整する。これは、高湿時には低湿時に比べて帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とにながれる電流が大きくなってしまうためである。
また、温湿度センサ７７によって検知された温度が高い場合には、温度が低い場合に比べて、クリーニングモード時に帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とにながれる電流値が大きくなるように電源７５から印加される電圧の大きさを調整する。これは、高温時には低温時に比べて電気抵抗が大きくなって帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とにながれる電流が小さくなってしまうためである。
このような制御をおこなうことで、帯電ローラ１２の累積駆動時間や、使用環境の変化に関わらず、効率的にクリーニングモードをおこなうことができる。

以上説明したように、本実施の形態における帯電装置４０は、回転可能な帯電ローラ１２と、帯電ローラ１２の表面を清掃するクリーニングローラ３０（クリーニング部材）と、が設けられている。そして、帯電ローラ１２の表面にクリーニングローラ３０を当接させた状態で、帯電ローラ１２に対して軸方向一端側から軸方向他端側に向けて電流を流すとともに、クリーニングローラ３０に対して軸方向一端側から軸方向他端側に向けて電流を流して、クリーニングローラ３０による清掃動作をおこなっている。
これにより、帯電ローラ１２の表面に付着した放電生成物などの付着物をクリーニングローラ３０によって効率的に除去することができる。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム１１や帯電ローラ１２（帯電装置４０）や現像装置１３やクリーニング装置１４や潤滑剤供給装置１５を一体化してプロセスカートリッジ１０Ｙを構成して、作像部のコンパクト化とメンテナンス作業性の向上とを図っている。
これに対して、これらの構成部材を、プロセスカートリッジの構成部材とせずに、それぞれ単体で画像形成装置本体１に交換可能に設置されるように構成することもできる。このような場合にも、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置と、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置と、のうち少なくとも１つと、像担持体と、が一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。

また、本実施の形態では、帯電ローラ１２を清掃するクリーニングローラ３０として、軸部上にフェルトや発泡ポリウレタンなどからなる弾性層が形成されたものを用いたが、クリーニングローラはこのようなものに限定されることなく、例えば、ローラ部が金属材料や樹脂材料で形成されたクリーニングローラを用いることもできる。
そして、そのような場合にも、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 画像形成装置（画像形成装置本体）、
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ プロセスカートリッジ、
１１ 感光体ドラム（像担持体）、
１２ 帯電ローラ（帯電部材）、
１２ａ ローラ主部、
１２ｂ ギャップ形成部材（大径部）、
３０ クリーニングローラ（クリーニング部材）、
４０ 帯電装置、
７５ 電源、
７６ 接離機構。

特開２００７−７８８３８号公報

Claims (10)

1. 回転可能な帯電ローラと、
   前記帯電ローラの表面を清掃するクリーニング部材と、
   を備え、
   前記帯電ローラの表面に前記クリーニング部材を当接させた状態で、前記帯電ローラに対して軸方向一端側から軸方向他端側に向けて電流を流すとともに、前記クリーニング部材に対して前記軸方向一端側から前記軸方向他端側に向けて電流を流して、前記クリーニング部材による清掃動作をおこなうことを特徴とする帯電装置。
2. 前記クリーニング部材は、前記帯電ローラに対して接離可能なクリーニングローラであって、
   前記清掃動作をおこなうときには前記帯電ローラに対して前記クリーニングローラを当接させた状態で前記帯電ローラとともに前記クリーニングローラを回転させて、前記清掃動作をおこなわないときには前記帯電ローラに対して前記クリーニングローラを離間させることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記帯電ローラは、前記軸方向一端側の軸部が前記電流を供給する電源に接続されて、前記軸方向他端側の軸部が接地され、
   前記クリーニングローラは、少なくとも前記清掃動作時に、前記軸方向一端側の軸部が前記電源に接続されて、前記軸方向他端側の軸部が接地されることを特徴とする請求項２に記載の帯電装置。
4. 前記清掃動作をおこなうときに、前記帯電ローラの累積駆動時間と、使用環境と、のうち少なくとも一方の変化に応じて、前記電源から前記帯電ローラと前記クリーニングローラとに印加する電圧の大きさを調整することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の帯電装置。
5. 前記清掃動作は、非画像形成時であって、印刷動作が終了した後におこなわれることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の帯電装置。
6. 累積印刷枚数が所定枚数に達するごとに、又は、前記帯電ローラの累積駆動時間が所定時間に達するごとに、前記清掃動作がおこなわれることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の帯電装置。
7. 前記清掃動作がおこなわれるとき、前記帯電ローラと前記クリーニング部材とが電気的に導通することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の帯電装置。
8. 前記帯電ローラと前記クリーニング部材とは、いずれも、比透磁率が１以上であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の帯電装置。
9. 画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜請求項８のいずれかに記載の帯電装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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