JPH1195530A

JPH1195530A - 電子写真記録装置

Info

Publication number: JPH1195530A
Application number: JP9273880A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamane; 勉山根; Kuniharu Hayashi; 邦治林
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-09
Anticipated expiration: 2017-09-19
Also published as: JP3197514B2; US5974277A

Abstract

(57)【要約】【解決手段】帯電部２０には、主帯電ローラ２１と補
助帯電ローラ２２を設ける。感光体ドラム１０上の逆帯
電トナーは、感光体ドラム１０から主帯電ローラ２１に
取り込まれ、さらに、補助帯電ローラ２２側に移行す
る。【効果】感光体ドラム１０上の逆帯電トナーをクリー
ニングすると同時に、補助帯電ローラ２２が主帯電ロー
ラ２１上の帯電トナーをクリーニングするので、帯電電
圧変動を防止し、かぶりや濃度のむらの無い良好な印刷
画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリ装置
や複写機、プリンタ装置等に適用される電子写真記録装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真記録装置は、ファクシミリ装
置、複写機、プリンタ装置等に広く使用されている。電
子写真記録装置においては、感光体ドラムを帯電させ、
帯電された感光体ドラムを露光して静電潜像を形成す
る。その静電潜像を現像してトナー像を形成し、トナー
像を記録媒体に転写することにより、印刷を行う。現像
時には、トナーは静電気力で感光体ドラムに吸着され、
転写時には、静電気力で感光体ドラムから記録媒体側に
吸引される。帯電器は、感光体ドラムに静電気力を付与
するために、感光体ドラムを帯電させる。この帯電電位
が不安定では、現像の際に感光体ドラムに付着するトナ
ー量がばらつき、印刷画像の品質を落とす。従って、帯
電器には帯電電位安定化のための定電圧電源等が接続さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電子
写真記録装置には、次のような解決すべき課題があっ
た。転写後の感光体ドラム表面は、クリーニング部によ
って残留トナーが除去された状態で帯電器に達する。と
ころが、現像部で正規に帯電したトナーとは別に、様々
な要因で逆の極性に帯電した逆帯電トナーが感光体ドラ
ムに付着していることがある。この逆帯電トナーは、ク
リーニング部では除去されず、感光体ドラムに付着した
ままクリーニング部を通過して帯電部に達する。

【０００４】こうした逆帯電トナーは、帯電ローラに接
触すると、感光体ドラムと帯電ローラとの電位差により
クーロン力を受けて、感光体ドラムから帯電ローラ側に
移動し、帯電ローラの表面に吸着される。帯電ローラの
表面に吸着した逆帯電トナーが増加すると、感光体ドラ
ムと帯電ローラとの間の接触抵抗が高まる。帯電ローラ
には、定電圧電源から一定の電圧が加えられて感光体ド
ラムに帯電電流が流れ込む。その電気抵抗が大きくなる
と、そのままでは感光体ドラムが所定の帯電電位まで帯
電しない。即ち、逆帯電トナーの存在により感光体ドラ
ムの帯電電位が不安定になるという問題があった。ま
た、感光体ドラムの帯電電位が正規の値より低下する
と、現像器においてトナーが不要な部分にまで付着し印
刷画質が低下してしまうといった問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決
するため次の構成を採用する。〈構成１〉感光体ドラムと、この感光体ドラムを所定の
電位に帯電する帯電部と、この帯電部により帯電された
感光体ドラムを露光して静電潜像を形成する露光部と、
上記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像部と、
上記トナー像を記録媒体に転写する転写部と、装置各部
に所定の電圧を印加する電源部を備えたものにおいて、
上記帯電部は、上記感光体ドラムに直接電気的に接触す
る主帯電器と、この主帯電器に直接電気的に接触して、
上記感光体ドラムと上記主帯電器を介して間接的に電気
接続された補助帯電器とを備え、上記電源部は、正規に
帯電したトナーとは逆の極性に帯電した逆帯電トナー
が、上記感光体ドラムと主帯電器との電気的接触部で、
クーロン力により感光体ドラムから主帯電器側に移動
し、さらに、当該逆帯電トナーが、上記補助帯電器と主
帯電器との電気的接触部でクーロン力により主帯電器か
ら補助帯電器側に移動するような電位差を、上記感光体
ドラムと主帯電器と補助帯電器との間に与えることを特
徴とする電子写真記録装置。

【０００６】〈構成２〉構成１に記載の装置において、
主帯電部には、予め設定した一定値の電圧を出力して主
帯電器の電位を一定に保持する定電圧電源を接続し、補
助帯電器には、主帯電器を介して補助帯電器と感光体ド
ラムを結ぶ電気回路に流れる電流の電流値を、予め設定
した一定値に保持する定電流電源を接続したことを特徴
とする電子写真記録装置。

【０００７】〈構成３〉構成１において、主帯電器から
感光体ドラムに流入する電荷と、補助帯電器から主帯電
器を介して感光体ドラムに流入する電荷によって、上記
感光体ドラムが所定の電位に帯電するとき、主帯電器に
は、予め設定した一定値の電圧を出力して主帯電器の電
位を一定に保持する定電圧電源を接続し、補助帯電器に
は、主帯電器を介して補助帯電器と感光体ドラムとを接
続する電気回路に流れる電流を一定値に保持する定電流
電源を接続したことを特徴とする電子写真記録装置。

【０００８】〈構成４〉構成２または３に記載の装置に
おいて、主帯電器と電源部の間には、補助帯電器より感
光体ドラムに流入する電荷の一部が主帯電器を介して電
源部側に流入することを阻止する、逆流阻止回路を接続
したことを特徴とする電子写真記録装置。

【０００９】〈構成５〉構成３に記載の装置において、
補助帯電器に接続した定電流電源は、補助帯電器に対し
て、主帯電器に接続された定電圧電源の電源電流がゼロ
にならない範囲のバイアス電圧を加えながら、一定の電
流を供給することを特徴とする電子写真記録装置。

【００１０】〈構成６〉構成３に記載の装置において、
補助帯電器に接続した定電流電源は、主帯電器に接続さ
れた定電圧電源の電源電流値を越えない範囲の電源電流
値を保持しながら、補助帯電器に対して、一定の電流を
供給することを特徴とする電子写真記録装置。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
例を用いて説明する。〈具体例〉図１は、本発明による電子写真記録装置の主
要部断面図である。この図は、電子写真記録装置の印刷
機構全体を断面から見たもので、感光体ドラム１０の回
りには、帯電部２０の他に、露光部３０、現像部４０、
転写部５０、クリーニング部６０等が配置されている。

【００１２】本発明において、帯電部２０は、主帯電ロ
ーラ（主帯電部）２１と、補助帯電ローラ（補助帯電
部）２２と、主帯電ローラ２１に接続された電源部（定
電圧電源）２１Ｅと、補助帯電ローラ２２に接続された
電源部（定電流電源）２２Ｅを備えている。電源部（定
電圧電源）２１Ｅは、予め設定した一定値の電圧を出力
して主帯電ローラ２１の電位を一定に保持する機能を持
つ。また、電源部（定電流電源）２２Ｅは、主帯電ロー
ラ２１を介して補助帯電ローラ２２と感光体ドラム１０
を結ぶ電気回路に流れる電流の電流値を、予め設定した
一定値に保持する機能を持つ。

【００１３】主帯電ローラ２１は半導電ゴム材料から構
成され、補助帯電ローラ２２は金属ローラか構成され
る。感光体ドラム１０はアルミニウム材等の基材に負帯
電型有機光導電性材料が塗布されている。露光部３０
は、この感光体ドラム１０上に印刷されるべき光像を照
射し、静電潜像を形成する部分である。

【００１４】現像部４０は、現像ローラ４１と電源４０
Ｅを備える。図示しないトナーは現像ローラ４１の表面
に薄層化され、感光体ドラム１０との接触面に達するよ
う構成されている。電源４０Ｅは、現像ローラ４１に高
い負電圧を印加し、トナーはこの現像ローラ４１の表面
に押し付けられる際、摩擦帯電して負電荷を帯びる。こ
うして負電荷を帯びるように帯電したトナーを正規帯電
トナーと呼ぶ。なお、上記現像ローラ４１も半導電体ゴ
ム材料により構成されている。

【００１５】転写部５０は、転写ローラ５１と電源部５
０Ｅとから構成される。転写ローラ５１には電源部５０
Ｅにより正電圧が印加されている。感光体ドラム１０と
転写ローラ５１との間を用紙１が通過する構成となって
いる。クリーニング部６０は、クリーニングローラ６１
とスイッチ６２及び電源部６３Ｅと電源部６４Ｅとを備
える。スイッチ６２は、クリーニングローラ６１を電源
部６３Ｅまたは電源部６４Ｅのいずれか一方を選択して
接続する機能を持つ。電源部６３Ｅは、クリーニングロ
ーラ６１に正電圧を印可する直流電源である。または電
源部６４Ｅは、クリーニングローラ６１に負電圧を印可
する直流電源である。

【００１６】以上のように感光体ドラム１０の回りに配
置された帯電ローラ２１、現像ローラ４１、転写ローラ
５１、クリーニングローラ６１は、それぞれ図示しない
ギア等によって図の矢印方向に回転させられている。帯
電部２０で一定の表面電位に帯電された感光体ドラム１
０は、露光部３０で露光され、印刷すべき画像に対応す
る静電潜像を形成される。この静電潜像が現像部４０に
達すると、静電潜像に対応するトナー像が形成される。
トナー像は感光体ドラム１０の矢印Ｒ方向の回転に伴っ
て転写部５０に達する。

【００１７】転写ローラ５１には電源５０Ｅによって正
電圧が印加されているから、感光体ドラム１０の外周面
に形成されたトナー像は用紙１の方向にクーロン力を受
け、用紙１に転写される。この転写後の用紙１は、図示
しない定着部に送られ、トナー像の定着処理が行われ
る。

【００１８】感光体ドラム１０の外周面にトナー像を形
成していたトナーは、負に帯電した正規帯電トナーであ
るが、転写条件により、感光体ドラム１０の外周面に残
留したまま転写部５０を通過するものがある。また、転
写部５０の転写ローラ５１に接して正電荷を受け、正規
帯電トナーとは逆極性に帯電するトナーがある。これを
逆帯電トナーと呼ぶ。この逆帯電トナーは、転写部５０
において感光体ドラム１０側にクーロン力を受ける。こ
うして感光体ドラム１０の外周面に残留した正規帯電ト
ナーと逆帯電トナーとは、クリーニング部６０に達す
る。

【００１９】クリーニング部６０において、通常、スイ
ッチ６２が、電源部６３Ｅとクリーニングローラ６１を
接続した状態にされている。電源部６３Ｅはクリーニン
グローラ６１に正の高電圧を印加するから、感光体ドラ
ム１０に付着した正規帯電したトナーがクリーニング部
６０に取り込まれる。また、逆帯電トナーはクリーニン
グ部６０に取り込まれることなく、通過する。

【００２０】クリーニング部６０によって除去されなか
った逆帯電トナーは帯電部２０まで達する。帯電部２０
では、主帯電ローラ２１に負の所定の電圧を印加して感
光体ドラム１０を帯電させる。従って、感光体ドラム１
０の表面に付着した逆帯電トナーが主帯電ローラ２１の
側にクーロン力を受けて、主帯電ローラ２１の外周面に
付着する。本発明では、帯電部２０に補助帯電ローラ２
２を設けることで、この逆帯電トナーを主帯電ローラ２
１の外周面から取り去り、主帯電ローラ２１の外周面を
クリーンな状態に保つ。

【００２１】上記の機能を達成するために、電源部２１
Ｅは、逆帯電トナーが、感光体ドラム１０と主帯電ロー
ラ２１との電気的接触部で、クーロン力により感光体ド
ラム１０から主帯電ローラ２１側に移動するような電位
差を、感光体ドラム１０と主帯電ローラ２１との間に与
える。これで、逆帯電トナーについてのクリーニングが
できる。さらに、電源部２２Ｅは、逆帯電トナーが、補
助帯電ローラ２２と主帯電ローラ２１との電気的接触部
でクーロン力により主帯電ローラ２１から補助帯電ロー
ラ２２側に移動するような電位差を、主帯電ローラ２１
と補助帯電ローラ２２との間に与える。これで、逆帯電
トナーが主帯電ローラ２１から補助帯電ローラ２２側に
移り、主帯電ローラ２１をクリーニングする。具体的に
は、感光体ドラムの本体軸部は接地されており、主帯電
ローラ２１には−１３５０ボルト、補助帯電ローラ２２
には−１７００ボルト〜−１９００ボルト程度の電圧が
加えられる。

【００２２】図２には、帯電動作の説明図を示す。この
図を用いて、実際に帯電部２０が動作中に感光体ドラム
１０と主帯電ローラ２１とがクリーニングされる様子を
説明する。図に示すように、感光体ドラム１０の外周面
には正（＋）に帯電した逆帯電トナーが付着したまま帯
電部２０に進入する。ここで、主帯電ローラ２１には、
負の高電圧が印可されているから、逆帯電トナーは感光
体ドラム１０と主帯電ローラ２１との接点付近で、クー
ロン力を受けて、主帯電ローラ２１側に移る。

【００２３】次に主帯電ローラ２１が回転して主帯電ロ
ーラ２１の外周面に付着した逆帯電トナーが補助帯電ロ
ーラ２２と主帯電ローラ２１の接点付近に達する。ここ
で、主帯電ローラ２１よりも補助帯電ローラ２２の方が
電位が低いため、逆帯電トナーはクーロン力によって補
助帯電ローラ２２側に移動する。こうして、補助帯電ロ
ーラ２２の外周面に逆帯電トナーが付着し、主帯電ロー
ラ２１の外周面はクリーニングされる。従って、主帯電
ローラ２１と感光体ドラム１０との間の電気的な接触抵
抗が安定化し、感光体ドラム１０を常に均一に帯電す
る。

【００２４】図３には、トナー回収動作の説明図を示
す。逆帯電トナーは、上記の様にして補助帯電ローラ２
２側に取り込まれる。その後、補助帯電ローラ２２の回
転とともに、補助帯電ローラ２２の外周面に付着した逆
帯電トナーが、補助帯電ローラ２２と主帯電ローラ２１
の接点付近に達する。このとき摩擦帯電等の作用によっ
て、一部または全部の逆帯電トナーが負（−）に帯電
し、正規帯電トナーに変換される。補助帯電ローラ２２
よりも主帯電ローラ２１の方が電位が高いから、正規帯
電トナーは、補助帯電ローラ２２と主帯電ローラ２１と
の接触部分においてクーロン力を受けて、主帯電ローラ
２１の側に移動する。主帯電ローラ２１の外周面に付着
した正規帯電トナーは、主帯電ローラ２１と感光体ドラ
ム１０との接触部分において、同様にしてクーロン力を
受けて感光体ドラム１０の側に移動する。こうして正規
帯電トナーは、そのまま現像器の側に送られ、少しずつ
現像器に回収することが可能になる。

【００２５】次に、帯電部２０の電源部２１Ｅと２２Ｅ
の作用について説明する。図４には、上記帯電部２０の
概略図を示す。主帯電ローラ２１には電源部２１Ｅから
所定の一定値の負電圧が印加され、感光体ドラム１０に
負電荷が注入される。従って、電流Ｉｄが、感光体ドラ
ム１０から主帯電ローラ２１側に流れる。また、このと
き、電源部２１Ｅには、電流Ｉｍ（バイアス電源電流）
が矢印の方向に流れる。補助帯電ローラ２２には電源部
２２Ｅから所定の負電圧Ｖ（バイアス電圧）が印加さ
れ、主帯電ローラ２１を通じて感光体ドラム１０に負電
荷が注入される。上記電流Ｉｄには、これによる電流が
含まれる。また、このとき、電源部２２Ｅには、電流Ｉ
ｓ（バイアス電源電流）が矢印の方向に流れる。

【００２６】主帯電ローラ２１に接続された電源部２１
Ｅは、主帯電ローラ２１と感光体ドラム１０との間の電
位差を一定に保持して、感光体ドラム１０を一定の表面
電位に帯電する。ところが主帯電ローラ２１と感光体ド
ラム１０との間で逆帯電トナーの移動が起きると、この
部分の電気抵抗に変動が生じる。これが感光体ドラム１
０の帯電電圧を変動させるおそれがある。そこで、本発
明では、補助帯電ローラ２２に電源部２２Ｅを接続し
て、感光体ドラム１０に注入する電荷を一定量Ｉｓ以上
確保する。これによって電源部２１Ｅの分担電流Ｉｍを
減少させ、回路抵抗の変動による帯電電圧の変動量を抑
制している。

【００２７】なお、電源部２２Ｅは、感光体ドラム１０
から主帯電ローラ２１を通って補助帯電ローラ２２へ向
かって流れる電流Ｉｄを一定値Ｉｓ以上に保持するため
に設けられたものだから、主帯電ローラ２１の電源部２
１Ｅ側から補助帯電ローラ２２に向かって電流が流れる
とこの作用を妨げるおそれがある。そこで、図の破線の
円内に示したように、電源部２１Ｅを逆流阻止回路２３
と直流電源２４とにより構成する。これで、Ｉｄ＝Ｉｍ
＋Ｉｓの関係を保持できる。

【００２８】図５には、本発明による帯電部の動作説明
図を示す。この図を用いて、上記帯電部２０の具体的な
動作条件を説明する。図中の記号は、図４に定義したと
おりのものである。図の横軸には、補助帯電ローラ２２
のバイアス電圧をその絶対値がＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４
となるようにプロットした。縦軸には、主帯電ローラ２
１のバイアス電源電流Ｉｍと、補助帯電ローラ２２のバ
イアス電源電流Ｉｓと、感光体ドラム１０の表面電位Ｖ
ｄとを上から下に向かってその絶対値が大きくなるよう
にプロットした。

【００２９】図４を用いて説明したように、補助帯電ロ
ーラ２２のバイアス電源電流Ｉｓと主帯電ローラ２１の
バイアス電源電流Ｉｍを加算した値は、感光体ドラム１
０を電位Ｖｄに帯電させるための電流Ｉｄとなる。とこ
ろが、補助帯電ローラ２２のバイアス電圧の絶対値をＶ
１，Ｖ２，Ｖ３と増やしていくと、補助帯電ローラ２２
のバイアス電源電流Ｉｓが急増する。同時に主帯電ロー
ラ２１のバイアス電源電流Ｉｍがゼロになる。即ち、補
助帯電ローラ２２のバイアス電圧の絶対値がＶ３以上Ｖ
４に向かう範囲では、主帯電ローラ２１は感光体ドラム
の帯電に寄与しなくなる。

【００３０】また、感光体ドラム１０の帯電電位は、補
助帯電ローラ２２のバイアス電圧の絶対値がＶ１以上Ｖ
３以下の範囲で一定になるから、この範囲での制御が適
する。また、このグラフからわかるように、補助帯電ロ
ーラ２２のバイアス電源電流Ｉｓが主帯電ローラ２１の
バイアス電源電流Ｉｍと同じか、又は小さい領域のほう
が特性が安定している。また、実験によれば、主帯電ロ
ーラ２１から補助帯電ローラ２２に逆帯電トナーが移動
するには、例えば５μＡ以上の電流が主帯電ローラ２１
から補助帯電ローラ２２に流れることが好ましいことが
わかった。補助帯電ローラ２２のバイアス電源電流Ｉｓ
の値ははこうして選定した、一定値にするとよい。な
お、上記実施例で各部に設けた電源部は、それぞれ全く
別体でも適当に共通化されていてもよい。また、上記の
例では正規に帯電したトナーは負電荷を帯びるものとし
たが、正電荷を帯びるものを正規帯電トナーとして、各
部の電気極性を反対にしても同様の効果が得られる。さ
らに、帯電器は、感光体ドラムと電気的に接触するよう
な構成ならば、ローラ状のもののみならず任意の構造に
してよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、主帯電部と補助帯
電部とを設けて、これらの間の電位差を所定の関係に保
持すると、感光体ドラムから主帯電部を経て補助帯電部
側へ逆帯電トナーが移動するので、主帯電部の逆帯電ト
ナーをクリーニングして、帯電機能を安定化させること
ができる。また、主帯電部に定電圧電源を接続し、補助
帯電部に定電流電源を接続して、補助帯電部側に感光体
ドラムを帯電させるための電流の一部を負担させるよう
にすれば、感光体ドラムから主帯電部に逆帯電トナーが
移動する際の帯電電圧変動を防止し、印刷品位を維持す
ることができる。また、補助帯電ローラのバイアス電源
電流を所定の状態に設定することにより、帯電電圧を安
定に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子写真記録装置の主要部断面図
である。

【図２】帯電動作の説明図である。

【図３】トナー回収動作の説明図である。

【図４】帯電部の概略図である。

【図５】帯電部の動作説明図である。

【符号の説明】

１０感光体ドラム２０帯電部２１主帯電ローラ２２補助帯電ローラ２１Ｅ電源部（定電圧電源）２２Ｅ電源部（定電流電源）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体ドラムと、この感光体ドラムを所
定の電位に帯電する帯電部と、この帯電部により帯電さ
れた感光体ドラムを露光して静電潜像を形成する露光部
と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像部
と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写部と、装置
各部に所定の電圧を印加する電源部を備えたものにおい
て、前記帯電部は、前記感光体ドラムに直接電気的に接触する主帯電器と、この主帯電器に直接電気的に接触して、前記感光体ドラ
ムと前記主帯電器を介して間接的に電気接続された補助
帯電器とを備え、前記電源部は、正規に帯電したトナーとは逆の極性に帯電した逆帯電ト
ナーが、前記感光体ドラムと主帯電器との電気的接触部
で、クーロン力により感光体ドラムから主帯電器側に移
動し、さらに、当該逆帯電トナーが、前記補助帯電器と
主帯電器との電気的接触部でクーロン力により主帯電器
から補助帯電器側に移動するような電位差を、前記感光
体ドラムと主帯電器と補助帯電器との間に与えることを
特徴とする電子写真記録装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、主帯電部には、予め設定した一定値の電圧を出力して主帯電器の電位を
一定に保持する定電圧電源を接続し、補助帯電器には、主帯電器を介して補助帯電器と感光体ドラムを結ぶ電気
回路に流れる電流の電流値を、予め設定した一定値に保
持する定電流電源を接続したことを特徴とする電子写真
記録装置。
【請求項３】請求項１において、主帯電器から感光体ドラムに流入する電荷と、補助帯電
器から主帯電器を介して感光体ドラムに流入する電荷に
よって、前記感光体ドラムが所定の電位に帯電すると
き、主帯電器には、予め設定した一定値の電圧を出力して主帯電器の電位を
一定に保持する定電圧電源を接続し、補助帯電器には、主帯電器を介して補助帯電器と感光体ドラムとを接続す
る電気回路に流れる電流を一定値に保持する定電流電源
を接続したことを特徴とする電子写真記録装置。
【請求項４】請求項２または３に記載の装置におい
て、主帯電器と電源部の間には、補助帯電器より感光体ドラ
ムに流入する電荷の一部が主帯電器を介して電源部側に
流入することを阻止する、逆流阻止回路を接続したこと
を特徴とする電子写真記録装置。
【請求項５】請求項３に記載の装置において、補助帯電器に接続した定電流電源は、補助帯電器に対し
て、主帯電器に接続された定電圧電源の電源電流がゼロ
にならない範囲のバイアス電圧を加えながら、一定の電
流を供給することを特徴とする電子写真記録装置。
【請求項６】請求項３に記載の装置において、補助帯電器に接続した定電流電源は、主帯電器に接続さ
れた定電圧電源の電源電流値を越えない範囲の電源電流
値を保持しながら、補助帯電器に対して、一定の電流を
供給することを特徴とする電子写真記録装置。