JP3390115B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯電ロ−ラ，帯電
ベルトなどの接触帯電部材にて感光体を帯電し、帯電面
を画像光で露光し、露光により生じた静電潜像をトナ−
で顕像化し、顕像を記録紙などの記録媒体に転写し、転
写後の感光体上の残留トナ−をブラシ，ブレ−ドなどの
クリ−ニング手段で除去する、いわゆる電子写真方式の
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、静電複写機，プリンタ等の電子
写真方式の画像形成装置は、被帯電体である感光体を一
様に帯電処理する帯電装置を備えているが、従来はその
装置としてコロナ帯電装置が被帯電対面を均一に帯電す
ることができると言うことから広く使われてきた。しか
しながらコロナ帯電装置の場合には、コロナ放電に伴っ
てオゾンや窒素酸化物が発生するため、それが人体や環
境に対して有害であったり、環境に対して悪影響を与え
たり、さらにはオゾンや窒素酸化物が感光体，帯電器，
光学系等の各部に付着することによって画像劣化の原因
になりやすいという欠点があった。

【０００３】そこで上記のような欠点がほとんど無い帯
電装置として、電圧を印加した帯電部材を被帯電体であ
る感光体に接触させた状態で帯電する接触帯電方式の帯
電装置が提案されている（例えば特開昭６３−１４９６
６８号公報）。

【０００４】このような接触帯電方式の帯電装置は、感
光体の被帯電体面に所望の帯電電位を得るために必要と
される印加電圧の低圧化が図れるため、帯電効率は向上
するが、帯電部材が感光体と接触するため、感光体の表
面に形成したトナー像（顕像）を転写紙へ転写した後、
その表面をクリーニングユニットによりクリーニングし
た際に、感光体上に残ったトナーが帯電部材である帯電
ローラ表面に筋状に付着して帯電不良を引き起こし、帯
電ムラ，画像ボケ，白筋，黒筋等の異常画像を引き起こ
す原因になり易いという問題があった。

【０００５】そこでこのような問題を解決するため、上
記のような帯電ローラにフェルト材からなるクリーニン
グ部材を接触させて帯電ローラの表面をクリーニングす
るようにしたもの（例えば特開平２−２７２５８２号公
報）、帯電ローラに発砲ポリウレタンや発砲ポリエチレ
ン等のスポンジ材からなるクリーニング部材を常時接触
させるようにしたもの（例えば特開平３−１０１７６８
号公報）、あるいは、帯電ローラにクリーニング部材を
接離可能にしたもの等が提案されている。また、特開昭
５８−４２０６７号公報および特開平５−６１２７０号
公報には、帯電ブラシの微粉除去方法が提示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うな従来の帯電ローラ等の帯電部材をクリーニングする
方法は、いずれのものにおいても、帯電部材とそれをク
リーニングする部材の双方の耐久性に問題あった。帯電
部材が劣化（摩耗）した場合には、感光体の帯電が不均
一となり画像に濃度むらが現われる。クリーニング部材
が劣化した場合には、帯電ローラ表面に付着し残留する
トナー量が不均一となるため、トナーが筋状となった
り、ムラになったりして異常画像が発生しやすいという
問題があった。

【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、長期に亘って異常画像が発生しない極めて
安定した均一な帯電を提供することを目的とする。具体
的には、接触帯電部材の寿命を長くすることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、感光体(1)，
これに接触して回転しながらそれを静電潜像形成のため
に帯電させる帯電部材(2)，感光体の帯電面を画像光で
露光する露光手段(9)，露光により生じた静電潜像をト
ナ−で顕像化する現像手段(6)，顕像を記録媒体(P)に転
写する転写手段(7)、および、転写後の感光体上の残留
トナ−を除去するクリ−ニング手段(8)、を備える画像
形成装置において、前記静電潜像を形成するための帯電
期間に前記感光体(1)と前記帯電部材(2)の間に感光体を
帯電する電圧を印加し、該帯電期間を除く期間に感光体
と帯電部材の間に、帯電部材表面のトナ−を感光体に移
す電圧を印加する手段(20,30)、帯電部材表面のトナ−
を感光体に移す電圧の印加がないときは帯電部材の表面
に付着したトナ−を実質上剥奪するには不十分である
が、該電圧の印加があるときは実質上十分に、該付着ト
ナ−を搖り動かす搖動部材(22)、該搖動部材(22)を、前
記帯電部材上のトナ−に作用する位置と退避位置に選択
的に駆動する駆動手段 (23〜28)、および、 前記帯電部
材表面のトナ−を感光体に移す電圧を印加するとき前記
駆動手段を介して前記搖動部材を作用位置に定める制御
手段(30)、を備えることを特徴とする。

【０００９】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素の記号を、参
考までに付記した。

【００１０】これによれば、電圧印加手段 (20,30)が、
静電潜像を形成するための帯電期間(帯電工程)を除く期
間に感光体(1)と帯電部材(2)の間に、帯電部材表面のト
ナ−を感光体(1)に移す電圧を印加する。これにより、
帯電部材(2)に付着しトナ−が感光体(1)に転移し(帯電
部材2の静電クリ−ニング)、クリ−ニング手段(8)で除
去される。しかしこの静電クリ−ニングでも、帯電部材
(2)にすじ状に滞留し部分的に積層厚が厚いところで
は、表層部のものは感光体(1)に転移するものの、下層
部のものは帯電部材(2)に残留する。

【００１１】ところで、本発明では、搖動部材(22)が、
帯電部材(2)の表面に付着したトナ−を、該表面から実
質上剥奪するには不十分であるが、電圧印加手段 (20,3
0)の作用によって該表面から感光体(1)に転移するには
実質上十分に、搖り動かすので、帯電部材(2)上のトナ
−は掻き起こされて周方方向に平滑化されて感光体(1)
に転移する。すなわち、帯電部材(2)に付着したトナ−
が搖動部材(22)で搖り動かされて帯電部材(2)から分離
し易くなり、そして静電クリ−ニングにより感光体(1)
に転移し、クリ−ニング手段(8)で感光体(1)から除去さ
れる。このように、帯電部材(2)よりトナ−を除去する
効果が高い。

【００１２】搖動部材(22)が帯電部材(2)に接触する
が、搖動部材(22)は、帯電部材(2)の表面からトナ−を
実質上剥奪するには不十分な程度、すなわち従来のトナ
−を剥ぎかつ収集する場合ほどの強い圧力（密着力）よ
りも弱い力で、軽く帯電部材(2)に接触するので、帯電
部材(2)の摩耗劣化が少く、寿命が長くなる。帯電部材
(2)のトナーを電気的に感光体(1)へ、より効率的に、よ
り確実に転移させることができ、帯電部材(2)ローラの
汚れと、それに伴う画像品質の低下、異常画像の発生、
を防ぐことができる。

【００１３】本発明では更に、搖動部材(22)を、帯電部
材(2)上のトナ−に作用する位置(接触位置)と退避位置
に選択的に駆動する駆動手段(23〜28)、および、前記帯
電部材表面のトナ−を感光体に移す電圧を印加するとき
駆動手段(23〜28)を介して搖動部材(22)を作用位置(接
触位置)に定める制御手段(30)、を備える。これによ
り、帯電部材(2)のクリ−ニング期間のみ、搖動部材(2
2)が帯電部材(2)に接触するので、搖動部材(22)摩耗劣
化が更に少く、寿命が更に長くなる。帯電部材(2)と揺
動部材(22)との摩擦抵抗によるそれらの摩耗劣化を防ぐ
ことができ、それにともなうスジ等の異常画像を防ぐこ
とができる。

【００１４】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１５】

【発明の実施の形態】

【実施例】図１に、本発明の一実施例を示す。この画像
形成装置は、被帯電体であるドラム状の感光体１を接触
状態で帯電する帯電部材である帯電ローラ２を備えた接
触帯電方式の画像形成装置であり、帯電ローラ２が、同
図の矢印Ａ方向に所定の周速度で回転する感光体１に接
触しながら連れ回りにより矢印Ｂ方向に等速で従動回転
し、感光体１の表面１ａを所定の電位に一様に帯電す
る。

【００１６】感光体１は、ドラム駆動タイミングベル
ト，ドラム駆動プーリ，それらを駆動するモータ等から
なる感光体駆動装置３によって駆動され、その表面１ａ
には常に帯電ローラ２が、後述する導電性加圧バネ１２
の付勢力により、例えば接触圧１０ｇ／ｃｍで圧接して
いる。

【００１７】感光体１の回りには、帯電ローラ２のほか
に現像装置６と、転写分離装置７と、クリーニングユニ
ット８がそれぞれ配設されており、露光装置９からの画
像光が感光体１の表面１ａに入射して、帯電ローラ２に
より一様に帯電された帯電面が露光されてそこに静電潜
像が形成され、それが現像装置６の現像スリーブ６ａに
よって供給されるトナーによって現像されてトナー像と
なる。

【００１８】一方、給紙カセット（図示せず）内の転写
紙Ｐが、所定のタイミングで回転する給紙ローラにより
１枚ずつ送り出され、それがレジストローラ１３とそれ
に圧接回転する加圧ローラ１４との間で一旦停止されて
タイミング調整された後に、感光体１上のトナー像と一
致するタイミングで転写分離装置７が設けられている転
写部に向けて搬送される。

【００１９】転写紙Ｐは、図１で上面側にトナー像が転
写され、それが感光体１から分離されて図示しない定着
装置に搬送され、そこでトナーが定着された後に装置外
部の排紙トレイ等へ排出される。

【００２０】そして転写終了後の感光体１の表面に残っ
た残留トナー及び紙分等の異物は、クリーニングユニッ
ト８に設けられているクリーニングブレード８ａにより
取り除かれ、感光体１上に残った残留電位は図示を省略
した除電ランプにより取り除かれて次の帯電ローラ２に
よる帯電に備える。

【００２１】帯電ローラ２は、鉄等からなる導電性芯金
１５の外側に、例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジ
ェンの３元共重合体）による導電性ゴムローラ部１６を
一体に装着したものであり、導電性芯金１５の両端が導
電性軸受け１７でそれぞれ回転自在に支持されていて、
各軸受け１７が導電性加圧バネ１２によって感光体１方
向に付勢されて、帯電ローラ２の軸線が感光体１の軸線
に平行する状態で感光体１の表面１ａに接するようにな
っている。

【００２２】帯電ローラ２の導電性芯金１５には、直流
電源２０から導電性加圧バネ１２及び導電性軸受１７を
介して帯電バイアス電圧が印加されるようになってお
り、それによって感光体１ａが一様に帯電される。

【００２３】帯電ローラ２には、トナー揺動部材２２が
対向している。図２に、トナ−揺動部材２２の接離機構
１０を拡大して示す。トナ−揺動部材２２は、ア−ム２
３の先端に固着されている。アーム２３は、その略中央
で軸２４によって装置の固定部に揺動自在に支持されて
いる。アーム２３の軸２４よりも図２で右方側の部分に
は、一端が本体フレーム３７に固定されて矢印Ｃ方向に
付勢するスプリング２５と、ソレノイド２６の可動軸２
６ａに一端側が固定されたスプリング２７とをお互いに
対抗させて取り付けている。ソレノイド２６オフ（非通
電）時には、図２に実線で示すように、トナー揺動部材
２２は帯電ローラから離間した状態になる。ソレノイド
２６がオン（通電）になると、図２に２点鎖線で示すよ
うに、トナー揺動部材２２が帯電ローラ２に接触する。

【００２４】再度図１を参照する。上述の画像形成のた
めの各種装置は、マイクロコンピュータによって構成さ
れる制御装置３０によって動作が制御される。制御装置
３０は、図示を省略したが、各種判断及び処理機能を有
する中央処理装置（ＣＰＵ）と、各種の動作を所定のタ
イミングで行わせるための制御に必要な各種プログラム
及び固定データを格納したプログラムメモリであるＲＯ
Ｍと、入力データやＣＰＵによる処理データを格納する
データメモリであるＲＡＭと、入出力回路（Ｉ／Ｏ）か
らなる。

【００２５】制御装置３０には、この画像形成装置の装
置本体外部に設けられているスタートキー３６から、画
像形成スタート信号が入力される。また図示を省略した
が、転写紙サイズや転写濃度等の各種の画像形成条件を
選択するキー群から、オペレータが選択する画像形成モ
−ドを指定する各種の信号が入力される。

【００２６】帯電ローラ２の汚れは、クリーニングユニ
ット８で感光体１上のトナーをクリーニングしきれず、
通過してきたトナーが感光体１と接触している帯電ロー
ラ２に付着するものであり、感光体１と帯電ローラ２が
接触しているのは、画像形成領域（静電潜像形成領域：
帯電ロ−ラ２による帯電領域）だけではなく、非画像領
域（紙間）もかなりの部分を占めている。たとえば８２
枚機（ 82 cpmのコピ−速度：１分間に８２枚の連続コ
ピ−速度）、線速 490 mm/sの機械で、Ａ４横（幅210mm
とする）の紙を連続通紙した場合、紙間は 148.5 mmに
もなる（図３参照）。また連続通紙でない場合、非画像
領域は、これよりもっと長くなる。帯電ローラ２の表面
に付着したトナーを、従来のようにクリーニング部材等
で直接かき落とすこと（直接クリーニング法）は、経時
品質を考えると、帯電ローラ２上のトナー固着による縦
スジ等の異常画像が発生しやすい。

【００２７】これに対し、紙間非画像部領域を使って、
連続コピー中に帯電ローラ２に付着したトナーを、付着
直後に電気的に帯電ローラ表面からクリーニングするこ
と（静電クリーニング法）により、従来のクリーニング
部材を接触させることによる異常画像は発生しない。し
かしながらこの静電クリーニング法だけでは、帯電ロー
ラ表面に圧着したトナーを完全に取り去ることは難し
い。これに対し、帯電ローラ２の表面のトナーを、トナ
ー揺動部材２２で帯電ローラ表面から離れ易くしながら
静電クリーニングすることにより、より効率的で確実な
帯電ローラクリーニングが可能となる。

【００２８】例えば８２枚機アナログ複写機において、
プラス帯電感光体、マイナス帯電トナー、直径 120 m
m、線速 490 mm/sの感光体１、Ａ４横(幅210mmとする)
の紙を連続通紙した場合（図３参照）、紙間非画像部領
域にプラスの電圧を印加して、現像部では現像バイアス
を帯電電位＋200Ｖ程度印加することでトナーを現像さ
せずに通過させ、転写，分離，除電等のプロセスは一切
せずに、感光体を帯電させたままクリーニング部８を通
過させる。この前提条件の場合、紙間帯電領域が必ずま
た紙間非画像部領域に重なる（14φ帯電ローラの場合そ
の周長44mm以上重なれば良い）ので、トナー揺動部材２
２で帯電ロ−ラ２上のトナーを軽く動かしてやることに
より、トナーは移動し易くなっており、このとき帯電ロ
−ラ２の印加電圧を０Ｖ入力するかアースに落とせば、
帯電ローラ２と感光体１間には帯電ロ−ラ２上のトナー
を感光体１側に引き寄せる向きに電界がかかり、帯電ロ
ーラ２上のトナ−が感光体１に転移する（静電クリ−ニ
ング）。感光体１に転移したトナ−は、クリ−ニングブ
レ−ド８ａで除去される。

【００２９】図４に、感光体直径 120 mm、線速 490 mm
/sでの紙間を利用した帯電ローラクリーニングの第１例
をタイムチャートで示す。この例では、まず作像前に帯
電ローラクリーニング用に感光体１を帯電させ、紙間
で帯電ローラ２に0〜600Ｖまでの逆バイアスを印加し、
帯電ローラ２の静電クリーニングをしている。この静電
クリ−ニングを補助しその効果を高くするために、制御
装置３０は、紙間の始点でソレノイドドライバ２８に
通電を指示してソレノイド２６をオンとし揺動部材２２
を帯電ロ−ラ２に接触させる。そして紙間の終点でソ
レノイドドライバ２８に非通電を指示してソレノイド２
６をオフとし揺動部材２２を、帯電ロ−ラ２より離れた
退避位置に戻す。

【００３０】この例（図４）では、作像前のドラム上帯
電位置は１周し紙間の逆バイアス位置と重なっている
ことが分かる。この例では作像前に帯電ローラクリーニ
ング用に帯電させているが、全て紙間を利用しても成り
立つ。この静電クリーニング方式により、連続コピー時
でも全くコピースピードを変えずにコピー２枚に１回帯
電ローラクリーニングができ、また１対１でもジョブの
始めと終わりの非画像部領域を使って帯電ローラクリー
ニングをする事が可能である。

【００３１】第２例として、３０枚機アナログ複写機に
おいて、直径 14 mmの帯電ローラ２、線速 200 mm/s、
直径 60 mmの感光体の場合を図５に示す。この場合、付
着トナーにはトナー揺動部材２２を接触させることによ
りトナーを移動し易くしておき、感光体１を１回転分ト
ナーと逆極性に帯電させ、２回転目に帯電ローラを０Ｖ
とし、感光体２回転目に帯電ローラを４回クリーニング
することができる。このときドラム円周は 188.5 mmな
ので２回転させるのに掛かる時間は約 1.9 秒であり静
電クリ−ニングは容易である。

【００３２】図６に、直径 60 mm、線速 200 mm/sの感
光体１および直径 14 mmの帯電ローラ２を用いた場合の
画像形成プロセスのタイミングを示す。これは、画像コ
ピー終了後に帯電ローラクリーニングをする例である。
この場合は、コピー終了後に帯電ローラクリーニング用
にドラム１周分感光体１を帯電させ、ドラム２周目で帯
電ローラ２に0〜600Ｖまでの逆バイアスを印加し、帯電
ローラ２のクリーニングをしている。当然ドラム１回転
目が２回転目に重なり、２回転目で帯電ローラ４回転分
のクリーニングができる。この例ではコピー終了後に帯
電ローラクリーニングを実施しているが、この間２秒以
下なのでコピースタート前でも可能である。

【００３３】トナー揺動部材２２としては、フェルト状
のもの，ブラシ状のもの、あるいはブレード状のもの等
を使用することができ、その素材としては超極細繊維，
軟質ウレタンフォーム，テフロン系繊維等があげられ
る。しかしこのトナー揺動部材２２は、あくまでもトナ
ーを軽く掻く又は揺さぶるためのものであり、帯電ロー
ラ２をクリーニング（トナ−を帯電ロ−ラから剥離して
収集）するためのものではない。従って帯電ローラ２を
劣化させる様な強い接触をさせる必要はない。

【００３４】このトナー揺動部材２２は、帯電ローラ２
をクリーニングするものではないので、月間コピー枚数
の少ない機械（低ＣＶ機）などでは劣化の心配は無いと
言えるが、高ＣＶ（コピー枚数の多い）機で使用すると
きなどは、常に接触させ摩擦させていると、帯電ローラ
２およびトナー揺動部材２２、双方の劣化につながり、
異常画像の原因になる。したがって上述の実施例では、
帯電ロ−ラ２の静電クレ−ニング期間のみ、揺動部材２
２に接触させ、帯電工程期間のみならず、他の、静電ク
レ−ニング期間外の期間は、揺動部材２２を帯電ロ−ラ
２から離して退避位置に置くようにしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の構成概要を示すブロック
図である。

【図２】 図１に示す揺動部材２２の接離機構１０の拡
大側面図である。

【図３】 図１に示す感光体１の回転量と画像形成をし
ない区間（紙間）との関係の一例を、感光体１の周面移
動量を直線展開して示す展開図である。

【図４】 図１に示す画像形成要素の動作タイミングの
一例を示すタイムチャ−トである。

【図５】 図１に示す感光体１の回転量と画像形成をし
ない区間（紙間）との関係のもう１つの例を、感光体１
の周面移動量を直線展開して示す展開図である。

【図６】 図１に示す画像形成要素の動作タイミングの
もう１つの例を示すタイムチャ−トである。

【符号の説明】

１：感光体 ２：帯電ローラ ３：感光体駆動装置 ６：現像装置 ６ａ：現像スリーブ ７：転写分離装置 ８：クリーニングユニット ８ａ：クリーニングブレー
ド ９：露光装置 １２：導電性加圧バネ １３：レジストローラ １４：加圧ローラ １５：導電性芯金 １６：導電性ゴムローラ
部 １７：導電性軸受け ２０：直流電源 ２２：トナー揺動部材 ２３：アーム ２４：軸 ２５：スプリング ２６：ソレノイド ２６ａ：可動軸 ２７：スプリング ２８：ソレノイドドライ
バ ３０：制御装置 ３１：感光体ドライバ ３２：本体フレーム ３６：スタートキー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−210300（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−273846（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−289475（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−168422（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−19276（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−76569（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−202447（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 21/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体，これに接触して回転しながらそ
   れを静電潜像形成のために帯電させる帯電部材，感光体
   の帯電面を画像光で露光する露光手段，露光により生じ
   た静電潜像をトナ−で顕像化する現像手段，顕像を記録
   媒体に転写する転写手段、および、転写後の感光体上の
   残留トナ−を除去するクリ−ニング手段、を備える画像
   形成装置において、 前記静電潜像を形成するための帯電期間に前記感光体と
   前記帯電部材の間に感光体を帯電する電圧を印加し、該
   帯電期間を除く期間に感光体と帯電部材の間に、帯電部
   材表面のトナ−を感光体に移す電圧を印加する手段、帯電部材表面のトナ−を感光体に移す電圧の印加がない
   ときは 帯電部材の表面に付着したトナ−を実質上剥奪す
   るには不十分であるが、該電圧の印加があるときは実質
   上十分に、該付着トナ−を搖り動かす搖動部材、該搖動部材を、前記帯電部材上のトナ−に作用する位置
   と退避位置に選択的に駆動する駆動手段、および、 前記帯電部材表面のトナ−を感光体に移す電圧を印加す
   るとき前記駆動手段を介して前記搖動部材を作用位置に
   定める制御手段、 を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記搖動部材は、トナーを軽く掻く又は揺
   さぶる繊維を素材とするものである、請求項１に記載の
   画像形成装置。