JPH10161400A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯電ブラシに現像剤が蓄積するのを確実に防
止し、長期間使用しても良好な画像を得られるようにす
ること。 【解決手段】 帯電された像担持体（１）表面を露光し
て静電潜像を形成し、この静電潜像を現像剤で顕像化す
るのと同時に、像担持体（１）表面の残留現像剤を回収
するクリーナレス型の画像形成装置に使用される帯電装
置である。帯電ブラシ（３）は、電源（１４）から所定
電圧が印加されると共に、モータ（１５）により駆動さ
れて像担持体（１）表面に接触した状態で回転する。非
画像形成時の帯電ブラシ（３）の回転方向（Ｂ’）を、
画像形成時の帯電ブラシ（３）の回転方向（Ｂ）と逆方
向に切り換え可能としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画
像形成装置に使用される帯電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式の画像形成装置
には、用紙等の被転写材に転写されることなく像担持体
表面に残留した現像剤（残留現像剤）を専用のクリーニ
ング装置を設けることなく回収可能とした、いわゆるク
リーナレス型の画像形成装置がある。

【０００３】この種の画像形成装置において、像担持体
表面を帯電させるための帯電装置には、高電圧が印加さ
れると共に、像担持体に接触した状態で回転する帯電ブ
ラシを備えたものがある。この帯電ブラシは、残留現像
剤を拡散及び回収する機能を有する。すなわち、帯電ブ
ラシは、像担持体の回転によって像担持体との接触部に
送られてきた残留現像剤を機械的に撹拌し、判読不可能
な状態となるまで像担持体表面に拡散させる。また、帯
電ブラシは、像担持体の帯電極性と反対の極性（逆極
性）の残留現像剤を静電的に吸着して回収し、像担持体
の帯電極性と同極性（正規の極性）に帯電させて像担持
体表面に吐出する。

【０００４】上記帯電ブラシを通過した残留現像剤のう
ち、感光体表面の露光を受けていない部分（非画像部）
に存在するものは、現像清掃手段によって静電潜像を顕
像化する際に、現像剤担持体に印加される現像バイアス
電圧と像担持体の表面電位との電位差を利用して、像担
持体表面から除去される。また、帯電ブラシを通過した
現像剤のうち、露光により電位が減衰している部分（画
像部）に存在するものは、現像清掃手段に回収されるこ
となく、静電潜像を顕像化するために使用される。さら
に、逆極性に帯電している残留現像剤や電荷注入不足の
残留現像剤は、現像清掃装置に回収されず、像担持体の
回転によって帯電ブラシとの接触部に再び送られる。

【０００５】上記クリーナレス型の画像形成装置におい
て、帯電ブラシに残留現像剤を無制限に回収するのは不
可能である。これに対して、非画像形成時には画像形成
時に印加する電圧と反対の極性の直流電圧を帯電ブラシ
に印加し、帯電ブラシに付着した逆極性の残留現像剤を
静電的反発力により像担持体に吐出させることが提案さ
れている（特開平４−４２８３号公報、特開平４−２０
９８６号公報等参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、画像形成装置
を長期間使用していると、それに伴って帯電ブラシ内の
残留現像剤の量も増加するため、上記のように非画像形
成時に帯電ブラシに印加する電圧の極性を切り換えても
残留現像剤を効率的に吐出させることが困難となる。特
に、帯電ブラシ内部の奥底に蓄積した現像剤は容易に吐
出させることができない。

【０００７】このように帯電ブラシに残留現像剤が蓄積
すると、上記した残留現像剤の回収効率が低下する。ま
た、絶縁性材料からなる残留現像剤が帯電ブラシに蓄積
されると、帯電ブラシと像担持体との間に絶縁層が介在
することになり、上記像担持体を帯電させる効率が低下
し、感光体が帯電不良となる。よって、帯電ブラシに残
留現像剤が蓄積すると濃度ムラ、再転写等の不具合が発
生して画質が低下する。

【０００８】本発明は、上記した従来のこの種の帯電装
置における問題を解決するためになされものであり、帯
電ブラシに現像剤が蓄積するのを確実に防止し、長期間
使用しても良好な画像を得られるようにすることを課題
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、画像形成装置の像担持体表面を帯電させる
帯電装置であって、所定電圧が印加されると共に、像担
持体表面に接触した状態で回転する帯電ブラシを備え、
該帯電ブラシの回転方向を切り換え可能としていること
を特徴としている。

【００１０】具体的には、本発明は、帯電された像担持
体表面を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像
剤で顕像化するのと同時に、像担持体表面の残留現像剤
を回収するクリーナレス型の画像形成装置に使用される
帯電装置であって、所定電圧が印加されると共に、像担
持体表面に接触した状態で回転する帯電ブラシを備え、
非画像形成時の帯電ブラシの回転方向を、画像形成時の
帯電ブラシの回転方向と逆方向に切り換え可能としてい
ることを特徴としている。

【００１１】上記帯電ブラシは、導電性のシャフトに、
導電性の繊維からなる多数の接触子を所定密度で植設し
てなる。各接触子はその基部から先端部に向けて、画像
形成時の帯電ブラシの回転方向に対して反対方向に湾曲
していることが好ましい。また、上記画像形成時の帯電
ブラシの回転方向は感光体に対して順方向であることが
好ましい。

【００１２】上記のように非画像形成時に帯電ブラシを
逆転させると、帯電ブラシの感光体に対する相対速度が
増加し、これによって帯電ブラシ内の現像剤を吐出する
効率が向上する。また、感光体と接触状態にある接触子
の先端部が上記湾曲方向と逆向きに弾性的に折り返さ
れ、感光体から離れると瞬間的に本来の形状に復帰す
る。よって、接触子を叩き付ける効果が生じ、帯電ブラ
シ内の現像剤を確実に外部に吐出させることができる。

【００１３】また、上記帯電ブラシの回転方向の切り換
え頻度を、印刷する画像パターンの白黒比に応じて調節
することが好ましい。

【００１４】具体的には、印刷する画像パターンの白黒
比が高い程、すなわち印刷する画像パターンの図柄の存
在する面積が大きく、余白部分の面積が少ない程、帯電
ブラシの回転方向の切り換え頻度を高くすることが好ま
しい。

【００１５】上記帯電ブラシの逆転時の回転数を、印刷
する画像パターンの白黒比に応じて調節することが好ま
しい。

【００１６】具体的には、白黒比が高い程、帯電ブラシ
の回転数を低速とすることが好ましい。

【００１７】上記のように画像パターンの白黒比に応じ
て帯電ブラシの回転方向の切り換え頻度や帯電ブラシの
回転数を調節することにより、より確実に帯電ブラシ内
の現像剤を吐出させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る帯電装置
を備える画像形成装置を示している。図１において、１
は円筒体の外周面に有機光導電材料の薄膜層を形成して
なり像担持体を構成する感光体である。この感光体１
は、図示しないモータにより、矢印Ａ方向で示す方向
（図において時計回り方向）に回転する。また、感光体
１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電ブラシ３を
備える帯電装置４、レーザー装置５、現像清掃装置６、
転写装置７が順次配置されている。

【００１９】帯電装置４の帯電ブラシ３は、導電性を有
する材料からなり回転軸を構成する中空筒状のシャフト
１１に、導電性レーヨン製の繊維からなる接触子１２を
１０，０００〜３００，０００本／平方インチ程度の密
度で植設して構成してなり、体積抵抗を１０^５〜１０^７
Ωｃｍとしている。接触子１２は、シャフト１１に固定
された基部から先端部に向けて、後述する画像形成時に
おける帯電ブラシ３の回転方向（図において矢印Ｂで示
す方向）と反対方向に湾曲している。

【００２０】上記シャフト１１には、電源１４が接続さ
れている。画像形成時には、この電源１４により、帯電
ブラシ３に感光体１を帯電させるための所定極性の直流
電圧（直流電圧をスイッチングした電圧や直流電圧に交
流電圧を重畳した電圧であってもよい。）が印加され
る。なお、本実施形態では、この画像形成時に帯電ブラ
シ３に印加する電圧の極性は“−”であり、トナーの正
規の帯電極性も“−”である。一方、非画像形成時に
は、電源１４より上記画像形成時と逆の極性（本実施形
態では“＋”）の直流電圧が帯電ブラシに印加される。

【００２１】また、帯電ブラシ３には、回転駆動用の正
逆回転可能なモータ１５が公知の駆動機構（図示せず）
を介して接続されている。モータ１５の駆動回路１６に
は、マイクロコンピュータからなる制御部２２より回転
方向の切り換えを指示する制御信号が入力されるように
なっている。この制御信号が駆動回路１６に入力される
とモータ１５の回転方向が反転し、その結果、帯電ブラ
シ１３の回転方向も反転する。

【００２２】レーザ装置５は、レーザ光源１８の発する
レーザ光１７をポリゴンミラー１９で偏光させ、上記帯
電装置４によって均一に帯電された感光体１２の表面に
照射する。感光体１表面のレーザ光が照射された部分で
は電位が減衰し、静電潜像が形成される。上記レーザ光
源１８は、外部からの入力データに基づいてドライバ２
０により駆動される。ドライバ２０とレーザ光源１８と
の間にはドットカウンタ２１が介設されている。このド
ットカウンタ２１は、入力データにより規定される画像
パターンにおけるトナーを供給する部分のドット数と余
白とする部分のドット数とをカウントし、カウントした
値を制御部２２に出力する。

【００２３】制御部２２は、上記ドットカウンタ２１か
ら入力されたドット数から、入力データが表す画像パタ
ーンにおける図柄が存在する部分と余白の部分の面積比
である白黒比（Ｂ／Ｗ比）を計算する。また、制御部２
２は、計算したＢ／Ｗ比を記憶部２３に記憶させる。

【００２４】現像清掃装置６は、現像剤であるトナーＴ
を収容するトナータンク２５を備えている。このトナー
タンク２５の感光体１に向けて開口した開口部２５ａに
は、現像剤担持体を構成する現像スリーブ２６が設けら
れている。この現像スリーブ２６は図示しない電源から
現像バイアスが印加されると共に、図示しないモータに
より、感光体１と面接触した状態で矢印Ｃ方向に回転す
る。また、トナータンク２５内には、上記現像スリーブ
２６にトナーＴを供給するための供給ローラ２７、現像
スリーブ２６上のトナーＴを薄層化するためのブレード
２８、及び、トナーＴを撹拌して供給ローラ２７に供給
するための供給部材２９が設けられている。

【００２５】画像形成時には、現像スリーブ２６から上
記感光体１表面の露光部に静電的にトナーが供給され、
静電潜像が顕像化される。同時に、上記感光体１表面の
非露光部に存在する残留トナーは、感光体１の表面電位
と現像バイアスとの電位差により現像剤担持体に静電的
に吸着して回収される。

【００２６】転写器７は、感光体２の回転と同期して給
紙カセット（図示せず。）から送り込まれる用紙Ｐに、
その裏面からトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加
してトナーを静電的に引き付ける。これにより感光体１
２の表面のトナー画像が用紙Ｐに転写される。

【００２７】次に、本実施形態の作動上の特徴について
説明する。画像形成時には、帯電ブラシ３は、図におい
て矢印Ｂで示す方向（反時計回り方向）に、感光体１に
対して２〜６倍の周速比で回転する。この画像形成時の
帯電ブラシ３の回転方向は、上記感光体１の回転方向
（矢印Ａ）に対して順方向である。また、帯電ブラシ３
には、電源１４から感光体１表面を帯電させるための所
定極性（−）の直流電圧が印加される。

【００２８】帯電ブラシ３により均一に帯電された感光
体１表面には、レーザ装置５からレーザ光が照射されて
静電潜像が形成されるが、この際、ドットカウンタ２１
から制御部２２に画像パターンのドット数が入力され
る。制御部２２は、この入力されたドット数から印刷す
る画像パターンのＢ／Ｗ比を計算し、記憶部２３に記憶
させる。

【００２９】非画像形成時には、電源１４から帯電ブラ
シ３に、上記画像形成時と逆の極性（＋）の直流電圧が
印加される。この電圧により帯電ブラシ３内に蓄積され
た逆極性に帯電したトナーに静電的反発力が作用する。

【００３０】非画像形成時の開始時には、上記制御部２
２が記憶部２３に記憶された前回の画像形成時における
画像パターンのＢ／Ｗ比を読み出す。そして、このＢ／
Ｗが所定値以上の場合、すなわち画像パターンにおける
図柄の存在する部分の面積が所定割合以上の場合には、
制御部２２が駆動回路１６に制御信号を出力し、帯電ブ
ラシ３の回転方向を反転させる。すなわち、上記制御信
号が駆動回路１６に入力されると、帯電ブラシ３は図２
（Ｂ）において矢印Ｂ’で示す方向（時計回り方向）に
回転し、この回転方向は感光体１の回転方向（矢印Ａ）
に対して逆方向である。この逆転時における帯電ブラシ
３の感光体１に対する周速比は、正転時と同様に２〜６
倍程度であるが、逆転させることにより感光体１に対す
る帯電ブラシ３の相対速度が増加するため、帯電ブラシ
３内のトナーを吐出する効率が向上する。

【００３１】また、上記したように帯電ブラシ３の接触
子１２は、画像形成時の帯電ブラシ３の回転方向と反対
方向に湾曲してある。そのため、帯電ブラシ３を感光体
１の回転方向に対して逆方向に回転させると、感光体１
と接触した状態にある接触子１２に、接触子１２の湾曲
方向とは逆向きの力が作用し、その先端部が湾曲方向と
逆向きに弾性的に折り返される（図２（Ｂ）の部分Ｄ参
照）。そして、帯電ブラシ３の回転により接触子１２の
先端部が感光体１から離れると、接触子１２の先端部は
瞬間的に本来の形状に戻る。よって、接触子１２が感光
体１から離反する際には、接触子１２をいわば叩き付け
る作用があり、接触子１２の基部付近に付着したトナー
も確実に帯電ブラシ３の外に吐き出される。

【００３２】非画像形成時の開始から所定時間経過後、
制御部２２が駆動回路１６に再び制御信号を出力し、帯
電ブラシ３の回転方向を図２（Ａ）に示す感光体１の回
転方向に対して順方向に戻す。これ以降、非画像形成時
の終了まで帯電ブラシ３の回転方向は変更されない。な
お、上記帯電ブラシ３の反転時間は、帯電ブラシ３内の
トナーを確実に吐き出させることができる程度であれば
よく、帯電ブラシ３を正転させている時間に対して十分
に短い時間でよい。

【００３３】一方、非画像形成時であっても、上記前回
の画像形成時における画像パターンのＢ／Ｗ比が所定値
未満の場合、すなわち画像パターンにおける図柄の存在
する部分の面積が所定割合に満たない場合には、制御部
２２は駆動回路１６に対して制御信号を出力しない。こ
の場合は、非画像形成時であっても帯電ブラシ３の回転
方向は、画像形成時と同様に感光体１の回転方向に対し
て順方向（矢印Ｂ）である。

【００３４】このように、本実施形態では、非画像形成
時に常に帯電ブラシ３を逆転させるのではなく、印刷す
る画像パターンのＢ／Ｗに応じて、帯電ブラシ３の逆転
を行ったり行わなかったりしている。すなわち、画像パ
ターンのＢ／Ｗに応じて、帯電ブラシ３の回転方向の切
り換え頻度を調節している。よって、帯電ブラシ内のト
ナーの蓄積量が少ない場合には、帯電ブラシ３の逆転が
行われないため、回転方向が逆転されることによる接触
子１２の変形を最小限に低減することができ、帯電ブラ
シ３の使用寿命が長くなる。

【００３５】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、種々の変形が可能である。まず、入力
データの白黒比に応じて帯電ブラシの逆転時の速度を調
節してもよい。例えば、直前に印刷した画像パターンの
白黒比が大きい程帯電ブラシの逆転時の回転数を少なく
して周速度を低速度としてもよい。帯電ブラシの回転速
度が低速である程上記したトナーを叩き出す効果が高
い。よって、この場合も帯電ブラシ内のトナーの蓄積を
より確実に防止することができる。

【００３６】また、白黒比にかかわらず非画像形成時に
は常に帯電ブラシの回転方向を切り換えてもよい。

【００３７】さらに、上記実施形態では、非画像形成時
の最初の所定時間の間、すなわち印刷終了直後の所定時
間の間、帯電ブラシの回転方向を反転させる構成として
いるが、非画像形成時の終了前の所定時間の間、すなわ
ち印刷開始直前の所定時間の間帯電ブラシの回転方向を
反転させてもよい。

【００３８】さらにまた、上記実施形態では、クリーナ
レス型画像形成装置の帯電装置に本発明を適用している
が、残留現像剤を回収するための専用のクリーニング装
置を備える画像形成装置であっても、帯電ブラシに現像
剤が蓄積する。よって、本発明は、クリーナレス型でな
い画像形成装置にも適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る帯電装置では、帯電ブラシを備え、非画像形成時
の帯電ブラシの回転方向を、画像形成時の帯電ブラシの
回転方向と逆方向に切り換えることにより、帯電ブラシ
内の現像剤を確実に像担持体表面に吐出させることがで
きる。

【００４０】また、印刷する画像パターンの白黒比に応
じて回転方向の切り換え頻度を調節する構成とした場合
には、帯電ブラシの使用寿命が延びる。

【００４１】さらに、印刷する画像パターンの白黒比に
応じて逆転時の回転速度を調節する構成とした場合に
は、帯電ブラシ内の現像剤をより確実に像担持体表面に
吐出させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成
図である。

【図２】 （Ａ）は順回転時の帯電ブラシを示す部分拡
大図、（Ｂ）は逆回転時の帯電ブラシを示す部分拡大図
である。

【符号の説明】

１ 感光体 ３ 帯電ブラシ ５ レーザ装置 ７ 転写器 １１ シャフト １２ 接触子 １４ 電源 １５ モータ １６ 駆動回路 ２１ ドットカウンタ ２２ 制御部 ２３ 記憶部 ２６ 現像スリーブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成装置の像担持体表面を帯電させ
   る帯電装置であって、 所定電圧が印加されると共に、像担持体表面に接触した
   状態で回転する帯電ブラシを備え、該帯電ブラシの回転
   方向を切り換え可能としていることを特徴とする帯電装
   置。
2. 【請求項２】 帯電された像担持体表面を露光して静電
   潜像を形成し、該静電潜像を現像剤で顕像化するのと同
   時に、像担持体表面の残留現像剤を回収するクリーナレ
   ス型の画像形成装置に使用される帯電装置であって、 所定電圧が印加されると共に、像担持体表面に接触した
   状態で回転する帯電ブラシを備え、非画像形成時の帯電
   ブラシの回転方向を、画像形成時の帯電ブラシの回転方
   向と逆方向に切り換え可能としていることを特徴とする
   帯電装置。
3. 【請求項３】 上記帯電ブラシの回転方向の切り換え頻
   度を、印刷する画像パターンの白黒比に応じて調節する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の帯電装
   置。
4. 【請求項４】 上記帯電ブラシの逆転時の回転数を、印
   刷する画像パターンの白黒比に応じて調節することを特
   徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の
   帯電装置。